MEMS加速度计的六位置测试法

主要介绍了MEMS加速度计的六位置测试法,根据MEMS加速度计输出数学模型详细推导了如何得到MEMS加速度计的输出数学模型中的刻度因数、零偏以及安装误差,并在得到其标定系数后将其封装在C函数中进行了验证实验.通过实验数据分析可知,MEMS加速度计的六位置测试法原理简单、易于实现,且精度较高.这种标定法所得到的MEMS加速度计输出能够比较准确地反映其输出,而且MEMS加速度计的线性度有所改善.     

一种基于六姿态模型的加速度计校准方法研究

MEMS加速度计和陀螺仪是惯性导航系统的重要测量组件.为提高惯性导航系统的测量精度,在使用加速度计前需要对其各项参数进行标定.在构建了一种理想的三轴MEMS加速度传感器输出与重力加速度值、零偏、标度因子之间的模型基础上,根据加速度计在静止状态下重力加速度在各轴分量的模值与重力加速度的关系,提出了一种零偏和标度因子的六姿态校准方法,并建立了标定方程.以MPU6050加速度陀螺仪为例,通过实验验证了该方法的正确性.结果表明:通过该校准方法可以有效地提高加速度传感器的零偏和标度因子技术指标精度.     

基于谐波分析的捷联惯导系统加速度计组件标定技术

惯性器件误差是影响捷联惯性导航系统(SINS)精度的主要原因之一,任何由加速度计和陀螺构建的SINS在使用之前都须进行精确标校,以建立起惯性器件静态误差补偿模型。首先根据三轴加速度计组件的输出建立起加速度计输出模型;然后利用三角谐波的正交特性,设计了1 g重力场下的多位置转台翻滚试验,分离出加速度计组件的各项静态误差系数的解析表达式;最后,分析了由基准误差引入的参数标定误差。利用双轴位置转台对标定方法进行验证,结果证明此方法能够有效标定出三轴加速度计组件的刻度因数、交叉耦合系数和零位偏置,满足系统设计指标要求。     

一种MEMS陀螺仪的标定方法研究

微机电系统(MEMS)陀螺仪的测量误差是影响微惯性导航系统精度的重要因素.为了提高微惯性导航系统的精度,提出了一种利用三轴转台完成MEMS陀螺仪的标定方法.根据MEMS陀螺仪的误差模型,设计了标定试验方案和误差模型参数的辨识方法,并通过小波阈值去噪的方法对陀螺的输出数据进行去噪处理.试验与仿真对比分析结果表明:经误差补偿和去噪后MEMS陀螺仪的测量精度提高1～2个数量级,同时验证了该标定方法的正确性、有效性.     

基于多位置的MEMS加速度计快速自标定

针对MEMS加速度计输出信息受自身误差项(如零偏、标度因数、非正交误差等)干扰而影响器件自身测量精度的问题,提出一种不依赖转台设备的快速24位置标定方法.在分析MEMS加速度计输出特性基础上建立MEMS加速度计输出误差模型,设计并展开连续转停标定,利用重力特征实现加速度计误差修正.基于器件零偏、标度因数、非正交误差9个...     

四旋翼飞行器航姿参考系统的误差补偿方法研究

航姿参考系统是四旋翼飞行器姿态控制和惯性测量的关键,基于MEMS的惯性导航系统长期稳定性较差,陀螺仪传感器和加速度计存在明显的零漂现象,因此在使用前必须对陀螺仪传感器和加速度计的误差系数进行标定;论文首先以航姿参考系统的陀螺仪和加速度计实时数据的采集与处理,并通过对陀螺仪和加速度计的误差产生原理的分析,提出了陀螺仪和加速度计的新型误差补偿模型,并推导了基于高斯牛顿法的误差补偿与标定方法,由此简化了标定过程,得到了标定结果; 实验结果表明了在不提高成本和降低精度的情况下该基于高斯牛顿法的误差补偿与标定方法的有效性。     

电子罗盘的标定方法研究

分析了对基于MEMS加速度计和磁强计的电子罗盘进行误差系数标定的重要性,介绍了MEMS惯性器件误差来源及其类型,着重分析了静态误差的来源,并建立了相应的静态误差模型.在此基础上,分别给出了MEMS加速度计和磁强计的误差因子标定方法,并详述了标定的步骤.设计的MEMS加速度计静态误差标定方法,结合位置转台,仅需6位置即可同时实现加速度计多种静态误差系数的标定,而磁强计的标定则要分不同的误差类型依次进行,数学实现方便快捷可靠,可满足一般性手持设备的导航精度要求.     

MEMS加速度计在线快速标定系统设计与实现

微机电系统(MEMS)加速度计的标定方法主要是利用高精度转台在重力场下进行翻转实验,通过采集存储不同位置下的加速度计输出,利用事后处理的方法得到待标定加速度计的标度因数和零位电压。然而事后处理的方法效率较低,数据处理较繁琐。为了优化标定系统并提高标定效率,提出并设计一种MEMS加速度计在线快速标定系统,通过微控制器实时采集不同位置加速度计数据、处理后并传输至Lab VIEW设计的上位机,最后,实时快速拟合出标定曲线和标定参数,具有一定的工程利用价值。     

MEMS数字倾角仪的标定补偿方法研究

在介绍MEMS数字倾角仪组成结构的基础上,根据数字倾角仪内部MEMS加速度计的输出特性,对MEMS加速度计的敏感单元建立数学标定模型,提出并推导了一种适用于MEMS数字倾角仪的标定方法;该方法可以得到双轴MEMS数字倾角仪中加速度计的零位电压、标度因数矩阵、安装误差系数等敏感项参数;通过重力场静态翻转实验对实验室研制的数字倾角仪进行标定;最后使用MATLAB拟合计算得到所求标定参数,并对测试结果进行了误差分析和补偿对比;实验结果表明,该方法能使MEMS数字倾角仪的测量精度提高到±0.05°,可以满足高精度的角度测量需求。     

基于旋转惯导双轴旋转系统的系统级标定

随着旋转调制惯导系统在空间飞行器上的逐步应用,低精度转台开始作为惯导系统的一部分参与导航过程,对基于旋转惯导系统双轴转台的光纤陀螺捷联惯导系统的系统级标定方法进行研究。建立附加约束条件和简化条件后的加速度计和陀螺的误差模型,在双轴转台上进行合理位置编排和转位,利用静态七位置下的捷联惯导输出数据做惯性导航,以速度误差和姿态误差作为观测量,建立Kalman滤波标定模型,系统辨识出三轴加速度计和陀螺的各项误差参数。通过计算机仿真验证,该方法能够准确利用滤波方法估计出陀螺和加表的共计21个器件误差参数,在工程上具有一定参考价值。     

六加速度计的GFSINS/GPS组合导航系统研究

无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)的角速度解算误差与加速度计测量误差紧密相天,加速度计测量误差会导致整个惯导系统导航参数随时问快速发散.针对这一问题,在传统捷联惯导系统的基础上,基于某种六加速度计配置方式,推导了尢陀螺捷联惯导系统误差方程,利用卡尔曼滤波器组成了GFSINS/GPS组合导航系统.经仿真验证,该组合导航系...     

虚拟训练动作获取系统软件设计

针对目前虚拟训练软件常用的输入设备逼真度不足的问题,为虚拟训练软件设计了一种新的人性化接口设备（Human Interface Device,HID）一基于MEMS器件的虚拟训练动作获取系统。系统将微惯性测量原理应用于人体姿态检测,选用微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems,MEMS）惯性器件构建微惯性测量单元（Micro Inertial Measurement Unit,MIMU）作为人体训练动作的硬件采集设备;采用VC＋＋设计上位机系统软件,完成人体动作获取与识别算法,系统软件通过软件接口驱动虚拟训练软件。通过对原理样机测试,测试结果表明系统运行稳定可靠,解算精度在3°以内,满足虚拟训练的要求,且其操作体验较鼠标键盘操作更为逼真,沉浸感更强。该研究首次将微惯性测量单元应用于人体动作检测,拓展了MEMS器件的应用领域,极大增强了虚拟训练的真实感和训练效果,具有广阔的市场前景。     

矿井组合导航系统算法研究

针对矿井环境下人员定位精度差的问题,提出一种基于射频位置修正技术的新型矿井组合导航系统。将捷联式惯性导航系统 (SINS)与矿井射频定位进行互补融合,将射频标签存储的实际位置和SINS解算位置的差值作为量测量,利用扩展Kalman滤波器估计并补偿SINS存在的陀螺漂移和加速度计零偏。仿真结果表明,在复杂度相近的情况下,该系统在30 min内的综合定位精度比SINS提高近 4倍。     

无人机多传感器组合导航系统仿真研究

惯性导航系统受到陀螺和加速度计误差的影响,导航定位误差随着时间累积甚至发散.解决惯导系统误差累积的有效方法是采用组合导航系统.随着其他导航系统性能的不断提高,以惯导系统为中心,其他导航系统为辅助的组合导航系统是目前的研究热点.给出了一种以惯导系统为主,GPS和磁航向传感器为辅的多传感器组合导航系统,并对该组合导航系统进行了仿真研究.通过对仿真结果进行分析,验证了所提出的组合导航系统能够满足无人机导航任务的要求并且具有良好的稳定性.     

H∞次优滤波在角速度匹配传递对准中的应用

角速度匹配传递对准的量测量是主惯导的高精度陀螺测量信息与子惯导的陀螺测量信息之差,将角速度匹配传递对准的量测量送入卡尔曼滤波器进行信息融合,以获得导航系统误差的最优估计值.通过对角速度匹配传递对准的系统状态模型和量测模型的构建与分析,在将机翼弹性变形等干扰项为有色噪声时,采用H∞次优滤波的角速度匹配传递对准方式估计弹体的安装误差角与姿态失准角,从而实现机载导弹武器系统的快速传递对准.仿真结果表明,基于H∞次优滤波的角速度匹配传递对准,能有效抑制实际应用中弹体的机翼弹性变形等外界不确定噪声的干扰,在确保传递对准鲁棒性能的同时,可以获得良好的快速性能和滤波精度.因此,作为一种空中飞行的对准方法,采用H∞次优滤波将干扰项作为有色噪声应用于角速度匹配传递对准更符合工程应用的实际情况.     

基于小波降噪预处理的组合导航系统研究

根据离散小波变换可降噪的特点,对捷联惯性导航系统（SINS）中惯性测量元件（IMU）的输出精度进行了研究,再与卫星定位系统（GPS）的输出进行卡尔曼滤波组合,进而达到降噪的目的,最后分别由静态时的实际量测数据以及动态时的理论仿真试验给予结果验证。试验结果表明,采用小波降噪预处理后的组合导航系统各项导航参数的精度都有了明显提高,从而提高了组合导航系统的可靠性。     

制导弹箭捷联惯组在架标定方案研究

长时间整弹存储的制导弹箭,其捷联惯组的标定参数将发生较大的改变.设计了一种制导弹箭捷联惯组的在架标定方案.在给出惯性器件误差模型和惯导系统误差方程的基础上,详细推导了在俯仰、偏航(通过发射架摆动实现)和横滚(通过内部横滚隔离环转动实现)三种单轴旋转条件下,惯导系统速度误差变化率的变化量与捷联惯组标定参数的关系.与通常的...     

矿井组合导航系统的设计与应用

针对矿井捷联式惯性导航系统（SINS）误差累计的问题,提出了一种基于射频位置修正技术的矿井组合导航系统。系统将射频标签存储的实际位置和SINS解算位置的差值作为量测量,利用Kalman滤波器估计并补偿SINS存在的陀螺漂移和加速度计零偏。该方法在修正点对误差估计精度高,收敛速度快,能够对SINS累计误差进行一次性修正。     

基于Simulink的海底捷联惯性导航系统数学仿真

该文提出海底用捷联惯性导航系统导航的设计方案。在分析了捷联惯性导航系统的工作原理的基础上,用Matlah／Simulink建立导航系统仿真模型,并进行了仿真研究。仿真模型的输出信号为载体的经度,纬度和高度,可以直接用来显示在外部计算机上或驱动误差修正模型。该方法充分利用了Simulink的优点,实现了高度可视化的仿真实验,也为捷联惯性导航系统的仿真提供了新的实现途径。该方法不但适用于系统的全数学仿真,而且可以推广到半实物仿真实验,有着很大的工程实用价值和推广意义。     

中值小波阈值混合滤波在粗对准中的应用

捷联惯性导航系统的粗对准过程是实现精确初始对准的前提,也是装备精确导航定位的保证。受外界环境影响,粗对准过程存在着时间长、精度低等问题,初始对准过程的对准时间和精度也受到一定影响。通过分析陀螺和加速度计在粗对准过程中受到的干扰因素,采取中值滤波和小波阈值滤波相结合的混合滤波方法来实现信号消噪。仿真和实验证明,在外界干扰严重的前提下,采用混合滤波方法,粗对准方位姿态角标准差由47°提高至1.588°,为后续的精对准过程提供更好的数据支撑,且缩短了对准时间,提高了装备的快速反应能力。