基于加权时变卡尔曼滤波的惯性测量单元设计

针对加速度计和陀螺仪数据融合姿态测量方法在载体运动加速度较大时得到的角度误差逐渐增大的现象,提出一种基于加权时变的卡尔曼滤波算法。利用衡量运动加速度相对大小的权重参考概念,设置加速度计测量角度在观测量中所占的比重,使系统能够根据实际情况改变对加速度数据的参考程度。基于Arduino平台,选用MPU6050惯性测量传感器进行实时测量数据获取姿态信息的实验研究,实验结果表明,改进后的算法可以有效减小由于系统运动加速度导致的测量误差,获得更准确的姿态角数据。     

基于加速度分离算法的姿态测量方法研究

针对运动状态下探测器姿态解算精度不高的问题,提出了一种基于加速度分离算法的姿态测量方法。首先,分别利用椭球拟合法和建模法对加速度计、陀螺仪进行误差补偿,保证了MEMS传感器初始测量数据的精度。其次,提出了一种分离运动加速度的方法,以消除运动对加速度计测量数据的影响。最后,结合加速度分离算法实现了基于卡尔曼滤波器的高精度姿态解算。模拟实验结果表明,该姿态测量方法具有较高的精度和抗干扰能力,在变加速运动时姿态误差减小了70%以上,满足了设计的要求。     

静电支撑式水银加速度计研究

提出一种新原理的静电支撑水银加速度计,从根本上解决现有的水银加速度计量程小、测量稳定性不足等问题。采用静电支撑技术,利用电场力平衡惯性力,通过精确测量控制电压获取高精度的加速度信息。通过建模仿真,静电支撑水银加速度计的量程、线性度要高于现有的水银加速度计。这种加速度计不仅具有水银加速度计的高灵敏度、抗高过载,还具有大量程、稳定性好等优点,对高性能惯导中的加速度测量具有不可替代的作用。     

基于加速度计的望远镜平台抖动测量与分析

望远镜系统中产生的抖动会影响跟踪精度,造成成像模糊。为了达到最优的望远镜系统设计,提高定位跟踪精度,必须对系统中的抖动进行评估。根据高灵敏度压电加速度计的测量原理,在车载望远镜平台上搭建了抖动测量系统,测量了望远镜静止和转动过程车载平台产生的抖动加速度。通过数据采集系统采集抖动加速度信号,得到的数字信号经过小波去噪处理后,用功率谱估计来分析抖动频率分布特性。结果表明：望远镜转动过程中,车载平台产生的抖动加速度可达0．015g。,最大抖动信号频率在67Hz左右,同时验证了高灵敏度的压电加速度计用来测量微弱抖动信号的可行性。     

悬臂梁式SAW加速度计的信号特征及测量方案

加速度计设计的传统思路是设法利用好阻尼使悬臂梁尽快进入稳定状态,实现加速度的准确测量.然而,由于阻尼问题的复杂性和时变性,实际声表面波(SAW)加速度计的悬臂梁在外施待测加速度的作用下,常常会出现短暂位移振荡,进而引起声表面波谐振器(SAWR)谐振频率的振荡变化.本文分析了悬臂梁式SAW加速度计在高敏感、欠阻尼工况下SAWR信号的动态特征,提出了一种实时性较强的待测加速度值测量方案,并对该测量方案进行了必要的误差分析.     

一种振梁式加速度计非线性度参数的自动测量装置设计与实现

目前,振梁式加速度计非线性度参数测量方法主要是将加速度计固定在离心机转台上,人为手动控制离心机转台转速,稳定后记录加速度输出。待所有加速度值测试完成后,通过数据处理软件计算出非线性度参数。但该方式效率较低,且一般都是单套产品进行测试,不适合大批量产品产生需求。鉴于解决上述测量效率问题,满足产品的批量生产需求,本设计提出一种测量方法,即同时测试多套振梁式加速度计非线性度参数的自动测量装置。试验结果表明：本文设计的测量装置,不仅实现了自动化进行多套加速度计同时测量,提高了测量效率,而且提出了一种便捷计算加速度计到离心机中心距离半径的方法,从而计算出实际作用于加速度计的g值,提高了测量精度。     

基于融合模型的高精度倾角测量系统设计

针对现有倾角测量在宽范围内误差大的问题,提出了一种基于融合模型的高精度倾角测量系统设计方案,首先通过测量误差机理分析建立双MEMS加速度计的融合模型,再拟定标定方案确定模型相关参数,最后对硬、软件进行设计,可实现0~360°内角度的高精度测量。经高精度转台对比实验验证,该设计系统具有功耗低、宽测量范围内精度高等优点,能够实现在宽范围（0~360°）的高精度测量,且测量精度达到±0.05°。     

一种多位量化高精度加速度计系统设计

为了在保证系统噪声整形能力的基础上实现稳定的高精度微机械加速度计系统,提出了一种多位量化的高精度加速度计系统。通过应用静电力反馈线性化电路,实现了一种四阶多位量化微机械加速度计结构。该加速度计系统噪声水平均值低于-120 dB/√Hz,灵敏度0.63 V/g,等效输入加速度噪声约为4μg/√Hz。加速度计系统量程受限于电源电压和系统灵敏度,约为±3g。     

基于多传感信息融合的轨道线形检测

多传感信息融合是实现轨道线形高精度检测的重要方法,而加速度计和陀螺仪是多传感信息融合中的关键传感器。为了解决加速度计和陀螺仪存在累积误差导致测量精度较低的问题,提出一种基于多传感信息融合的轨道线形检测方法。基于捷联惯性系统和双目视觉的测量原理,建立了双目视觉与惯性测量结合的多传感数据融合模型,并利用扩展卡尔曼滤波实现了双目视觉、加速度计和陀螺仪测量信息的融合,提高轨道线形检测精度。通过实验进行验证,结果表明：基于多传感信息融合方法的测量精度比惯性测量方法提高了近9倍,且测量所得坐标在三个方向上的最大位移绝对误差不超过0.536mm,可有效实现高精度轨道线形检测。     

惯性测量组合的优化设计与误差补偿算法研究

设计了九加速度计惯性测量组合用于测量飞行体的姿态和位置。通过理论分析和计算机仿真,结果显示由9个加速度计的输出可解算出载体运动角速度和线加速度,但由于加速度计的测量误差引起的角速度的解算误差会随飞行时间的增长而累积,采用误差补偿算法可有效地减小误差。另对加速度计位置误差进行了理论分析和仿真,结果表明,由加速度计组合的惯性测量方案对加速度计位置误差非常敏感。     

MEMS加速度传感器在微型特种机器人中的应用

提出一种基于MEMS加速度传感器LIS3LV02DL的特种机器人姿态测控和环境感知方案。阐述了系统硬件组成,分析了传感器姿态测控方法和环境感知原理。为提高加速度传感器工作精度,设计了一种加速度传感器校正方法。试验结果表明：该加速度传感器能较好地感知机器人运动的姿态与方向,并实现机器人着陆姿态调整和外部环境振动信息的监测。     

一种高精度低自热多通道测温系统设计与实现

针对高精度测温系统在实现过程中受测温非线性、自热效应及热电动势等干扰源影响的问题,以阻值比较法测温电路为基础,引入序列激励电压控制抑制测温电路的自热效应及消除热电动势,并采用MSP430F149设计多通道差分放大电路。给出了系统总体设计方案,测温电路参数设计,序列激励电压控制和数字滤波补偿具体实现。测试结果表明:该系统在-40~200℃范围内,测温精度能达到±0.008℃,具有测温精度高、可靠性好等优点,可广泛应用于工业生产和军事领域的高精度测温场合。     

基于单片机与锁相环技术的位移测量系统

针对目前位移测量系统精度普遍不高且灵活性差的特点,通过对光栅莫尔条纹的测量原理以及锁相倍频技术理论的分析,利用单片机的高速智能数据处理平台,构建了高精度的位移测量系统,实现了锁相倍频技术对光栅栅距的高倍细分;重点介绍了系统的整体设计结构与预置细分提高系统工作灵活性的实现原理，通过对微机的编程,可灵活地设置细分数。     

无人机高精度容错高度测量系统设计

基于大气数据计算机、全球定位系统(GPS)和线加速度计,给出了一种高精度和高可靠性的高度确定算法。根据运动学和传感器测量模型建立了高度测量系统的状态方程和测量方程,利用Kalman滤波方法得到了高度估计,并根据测量信息的冗余设计了系统的故障检测和隔离算法。仿真结果表明:该系统的高度测量具有较高的精度,同时有着较好的可靠性。     

高精度分体式超声波温度测量仪研究

传统的温度测量仪在较宽的测量范围内无法保证稳定的高精度测量,针对此种不足,设计了一种高精度分体式多声道超声波温度测量仪.该温度测量仪利用超声波测温技术,以被测物体作为传播媒介,在传播距离确定的条件下,通过测得超声波在介质中的传播时间间接测得介质的温度.分体式多声道的结构设计使温度测量准确有效,同时降低了传感器材质在耐高温、耐腐蚀方面的限制要求.基于FPGA的快速处理电路以及细分插补算法,使传播时间的测量分辨率优于纳秒级,确保实现分辨率优于0.001℃的高精度温度测量.