基于MEMS的运动体姿态角度测量系统设计与实现

为了使姿态测量得到更为广泛的应用,应用MPU-6050惯性测量模块设计了一款运动体姿态角度测量系统.硬件设计主要包括微处理器控制模块、惯性测量模块、串口通信模块等;软件设计主要介绍了姿态解算的原理、四元数姿态解算算法,以及系统软件工作流程等;系统微处理器模块选用STM32F 103C8T6,采用RS232接口与PC机进行交互通信并通过三轴转台进行系统测试.测试结果表明,系统对运动体姿态角度的检测具有较好的测量效果,测量角度较为准确,适用于大多数运动体姿态的测量,系统性价比较高,性能稳定性较好,具有较高的实用价值.     

基于非线性互补滤波算法的四旋翼飞行器姿态信息融合处理

针对四旋翼飞行器的MEMS惯性测量单元在姿态测量过程中存在着漂移和噪声误差等问题,在经典互补滤波融合算法的基础上提出了一种改进型的姿态融合处理算法,并搭建了以MPU6050为姿态测量单元的四旋翼飞行器硬件测试平台,分别在静态和动态环境下对惯性测量单元直接解算得到的姿态数据、传统互补滤波融合得到的姿态数据及改进后滤波算法融合得到的姿态信息进行对比.结果表明,改进后的姿态融合算法在静态环境和动态环境下都表现出了优于传统互补滤波的姿态融合处理效果.     

航姿参考系统中磁航向传感器误差标定与补偿

对于航姿参考系统中磁航向传感器的输出精度来说,误差环境对其精确度的影响起着很大的作用.为了校正磁航向传感器的误差,提出了一种基于改进最小二乘法的椭球拟合法,对三轴磁传感器误差做快速标定补偿.首先,对磁航向传感器的误差产生机理进行有效分析,然后,针对分析结果建立误差椭球模型,推导出误差系数的解算公式,利用改进的椭球拟合方法对磁航向传感器进行标定和补偿.实验结果表明,改进的椭球拟合方法能够正确快速的标定补偿磁航向传感器的零偏误差、非正交误差、灵敏度误差,在解决当前磁传感器标定补偿计算量大、操作时间长、标定设备要求高等问题上达到了预期的效果,具有补偿效果显著,简单易行等特点.     

一种基于石英加速度计的新型温度补偿算法设计

针对基于石英挠性加速度计的倾角传感器在外界环境温差较大、温度快速变化时,测量不准确的问题,采用反正弦法计算角度,应用最大似然估计准确获取采样数据,利用最小二乘法进行数据处理,建立了数据处理和温度补偿两种算法模型,并进行了恒温试验、升温实验、降温实验和温度补偿对比实验.实验结果表明,建立的两种算法模型,解决了外界温度迅速变化时测量不准的难题,提高了传感器的温度适应能力和测量精度.