基于MEMS的摇摆振动测试方法研究

针对船舶、海洋平台等大型工程结构在风浪载荷激励下的大幅摇摆振动测试问题,提出了一种基于MEMS陀螺仪的动态角度测量方法,并进行了模拟试验.利用互补滤波较好地解决了陀螺仪的零漂问题,对单自由度摇摆振动的时域和频域曲线进行了分析.  

基于频率响应掩蔽法的宽带滤波器的设计

针对FIR滤波器设计中锐截止宽带滤波器阶数较高、计算复杂的问题,提出用频率掩蔽法,先设计一个过渡带为目标过渡带的L倍的原型滤波器,其实现复杂度远小于所要求的滤波器,依据L倍内插滤波器的过渡带宽是原型滤波器的1/L的原理,利用一对互补滤波器和掩蔽滤波器,得到了较低计算复杂度的锐截止宽带滤波器。  

基于PID控制的X模式四旋翼飞行器研究

设计了X模式四旋翼飞行器飞行控制系统的总体方案;在此基础上,完成了飞行控制系统的软硬件设计,包括器件选型、硬件电路设计、系统软件设计,并把互补滤波器应用于姿态解算,姿态控制部分采用PID(Proportional Integral Derivative)控制器。通过仿真验证了器互补滤波和PID控制器算法可行性。  

基于互补滤波器的两轮平衡车姿态角度测量

微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）陀螺仪和MEMS加速度计在两轮平衡车姿态测量中存在扰动和噪声，引起姿态角度测量误差。通过对陀螺仪和加速度计输入信号进行滑动扣除均值方法来抑制直流分量，利用滑动滤波算法抑制加速度计高频噪声，引入互补滤波算法将预处理后的陀螺仪和加速度计信号进行融合，得到更加准确稳定的角度测量值，分析了融合算法中加权因子与滤波频率特征之间的关系。该方法应用到两轮平衡车的运行姿态角度控制中，提高了对姿态角度测量的精度。  

无人机高度信息融合技术研究

无人机在丘陵地带做低空飞行任务时，需要准确的对地高度信息才能保障无人机的安全飞行。本文研究了基于互补滤波网络的高度信息融合技术，针对气压高和无线电高的误差特性，分析了互补滤波的理论依据，设计了互补滤波网络的时间常数，给出了离散域内互补滤波器的算法。最后针对某无人机进行了非线性仿真和试飞验证，结果表明设计的滤波器满足无人机在丘陵地带的低空飞行要求。  

移动卫星通信低成本姿态估计算法

移动卫星通信(动中通)是卫星通信的重要分支，低成本化是动中通的发展趋势。为有效加速动中通的推广和应用，该文提出了基于微机械惯性传感器的低成本动中通工作模式，并将传统姿态估计领域的传感器融合姿态估计算法、互补滤波姿态估计算法与新兴的组合导航姿态估计算法进行了对比，结果表明，侧滑角和机动加速度是限制传感器融合姿态估计算法估计精度的主要因素，航向角可观性低是限制组合导航算法的主要因素。3种算法经过改进后，姿态估计误差均在0.5°内，3种算法均满足移动卫星通信的需求。组合导航算法无需考虑外界干扰对姿态估计的影响，具有更好的应用前景。  

An error-based micro-sensor capture system for real-time motion estimation

A wearable micro-sensor motion capture system with 16 IMUs and an error-compensatory complementary filter algorithm for real-time motion estimation has been developed to acquire accurate 3D orientation and displacement in real life activities. In the proposed filter algorithm, the gyroscope bias error, orientation error and magnetic disturbance error are estimated and compensated, significantly reducing the orientation estimation error due to sensor noise and drift. Displacement estimation, especially for activities such as jumping, has been the challenge in micro-sensor motion capture. An adaptive gait phase detection algorithm has been developed to accommodate accurate displacement estimation in different types of activities. The performance of this system is benchmarked with respect to the results of VICON optical capture system. The experimental results have demonstrated effectiveness of the system in daily activities tracking, with estimation error 0.16 ±0.06 m for normal walking and 0.13 ±0.11 m for jumping motions.  

基于惯性传感器MPU6050的滤波算法研究

针对运动体姿态角测量问题，利用惯性传感器MPU6050提出了一种参数可调的自适应显性互补滤波算法，并与经典互补滤波、显性互补滤波、基于梯度下降法的互补滤波算法及传感器数字运动处理器自带滤波算法进行了比较，分析了几种算法在工程应用中的适应性。测试结果表明，此类互补滤波算法具有思路清晰，计算量小，估算精度高及易实现等特点，改进后的算法综合性能最优，适用于各种运动姿态测量系统。