隧道式加速度传感器的制备

隧道式加速度传感器具有高的灵敏度而被用来测试微小加速度，介绍了扭摆－隧道式加速度传感器的工作原理，结构特点，关键工艺及工艺制备的结果。     

A simple smoother for attitude and position estimation using inertial sensor

This paper proposes a simple smoother algorithm for inertial sensor-based motion tracking. It is assumed that the motion consists of moving and non-moving intervals such as golf swing, which consists of not-moving (before swing), moving (swing), not-moving (after swing) intervals. A computationally efficient suboptimal smoothing algorithm is proposed. The proposed algorithm can be used in the application with limited computational power like in a smartphone application. Through a simulation and two experiments, the proposed algorithm is verified.

     

高旋弹用惯性测量系统多量程传感器组合设计

由于高旋武器弹药在初始时刻具有高转速和高加速度的特点,使半捷联MEMS惯性测量系统的减旋系统超调大,致使MEMS惯性传感器测得瞬时数据大,超出量程,影响数据分析与解算,提出一种适用于高旋弹用的多量程传感器组合设计,采用多量程的惯性传感器和MIMU组合将弹体各个飞行阶段的数据进行测量;用A/D转换器将其输出的模拟量转换为数字量,通过FPGA模拟通信口接收数据并存储在FLSAH中,实现对半捷联惯性测量系统的实时记录.通过高速飞行仿真转台试验验证:该设计能实时准确采集并存储弹体信息,对常规弹药的制导化具有很大的应用价值.     

A dual-axis MEMS capacitive inertial sensor with high-density proof mass

This paper reports a novel dual-axis microelectromechanical systems (MEMS) capacitive inertial sensor that utilizes multi-layered electroplated gold. All the MEMS structures are made by gold electroplating that is used as a post complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) process. Due to the high density of gold, the Brownian noise on the proof mass becomes lower than those made of other materials such as silicon in the same size. The single gold proof mass works as a dual-axis sensing electrode by utilizing both out-of-plane (Z axis) and in-plane (X axis) motions; the proof mass has been designed to be 660 μm × 660 μm in area with the thickness of 12 μm, and the actual Brownian noise in the proof mass has been measured to be 1.2 \({\upmu}{\text{G/}}\sqrt {\text{Hz}}\) (in Z axis) and 0.29 \({\upmu}{\text{G/}}\sqrt {\text{Hz}}\) (in X axis) at room temperature, where 1 G = 9.8 m/s². The miniaturized dual-axis MEMS accelerometer can be implemented in integrated CMOS-MEMS accelerometers to detect a broad range of acceleration with sub-1G resolution on a single sensor chip.     

双轴旋转惯导系统的转位方案优化技术研究

针对旋转惯导系统导航性能受陀螺漂移调制特性影响的问题,以双轴旋转惯导系统为对象,推导了双轴依次旋转方式的漂移调制特性;通过傅里叶级数变换,提取了调制后陀螺漂移的关键分量;通过惯导误差方程求解和分析不同转、停时间条件下的定位误差特性,确定了优化的双轴转位方案。计算机比对仿真表明:优化的转位方案能有效提高双轴旋转捷联惯导的导航定位性能。     

Distance estimation using inertial sensor and vision

A simple distance estimation algorithm using inertial sensors and a mono camera is proposed. Two images of a target are obtained by moving a mono camera. The movement of the camera is estimated using inertial sensors and used as the baseline for the distance estimation. Through experiments, the accuracy of the proposed method is evaluated, where the distance error is 3.9% on average in a few meter ranges.     

A new calibration method for an inertial and visual sensing system

The relative pose between inertial and visual sensors equipped in autonomous robots is calibrated in two steps. In the first step, the sensing system is moved along a line, the orientations in the relative pose are computed from at least five corresponding points in the two images captured before and after the movement. In the second step, the translation parameters in the relative pose are obtained with at least two corresponding points in the two images captured before and after one step motion. Experiments are conducted to verify the effectiveness of the proposed method.     

一种新的无陀螺惯性测量组合标定方法

无陀螺惯性测量组合在角速率解算过程中不仅需要知道加速度计标定因数、零偏及实际安装方向向量,还需要准确获取加速度计的实际安装位置.针对上述特点,以加速度计输出模型为基础,提出并建立了一种广泛适用于各种无陀螺惯性测量组合的标定方法.该方法经转台位置和速率实验验证可以准确得到加速度计标度因数、零偏及安装误差,进一步提高了载体线加速度和角速率解算精度,从而为后续的姿态解算奠定基础.     

一种新型的三参量传感器

单参量传感器（加速度计、速度计或位移计）只能输出一种参量。本文介绍一种三参量转换器,可与任何一种单参量传感器组成一套完整的三参量传感器,可同时输出加速度、速度和位移三种参量。分析了三参量转换器的基本原理及构成三参量传感器的方法,给出了实测数据和相关的技术指标。构成的新型三参量传感器已在工程振动、强地震动等领域的测量中得到应用,取得了满意的效果。     

六维腕力传感器惯性参数的在线识别

腕力传感器的动态特性对机器人系统的动态特性、精确运动和控制有不可忽视的影响.将六维腕力传感器置于机器人系统中,基于腕力传感器坐标系内的微分运动,结合机器人运动学和动力学知识,研究了在线识别六维腕力传感器惯性参数的方法.     

六维腕力传感器惯性参数的在线识别

腕力传感器的动态特性对机器人系统的动态特性、精确运动和控制有不可忽视的影响。将六维腕力传感器置于机器人系统中 ,基于腕力传感器坐标系内的微分运动 ,结合机器人运动学和动力学知识 ,研究了在线识别六维腕力传感器惯性参数的方法     

基于稀疏表示的惯性传感器信号实时滤波方法

针对惯性传感器信号处理的特点,提出了基于稀疏表示的信号滤波处理系统模型和方法。通过 K-SVD算法对信号学习训练获得字典,为了减少计算量,满足实时性,尽量降低字典的大小,仿真结果表明,在满足一定精度的条件下,字典的大小最小为3×10。在该字典下对信号进行稀疏表示和重构,改变信号的输入方式,可以实现信号的实时滤波。仿真结果表明提出的滤波方法能有效地消除噪声,改善输出信号精度,可以提高信噪比最大为4．5 dB。该滤波方法与传统的滤波方法相比有较大的优势,为惯性传感器信号处理提供了一种新的方法。     

基于ARMA的微惯性传感器随机误差建模方法

针对微惯性传感器随机误差建模效果不理想,影响微惯性组合导航系统性能的问题,提出了采用自回归滑动平均(ARMA)对微惯性传感器随机误差进行建模的方法。通过对随机误差模型应用于微惯性器件误差建模的深入分析,将Yule-Walker方程引入线性预测问题中,实现AR功率谱密度的估计,建立了基于随机过程有理功率谱密度的ARMA模型建立方法,并给出了ARMA建模准确性的LDA验证准则。通过微惯性传感器实测数据,对随机误差建模方法进行了有效性验证。该方法为微惯性器件的随机误差建模和分析提供了一种新的途径。     

一种用于拱泥机器人位姿检测的倾角传感器

基于霍尔效应的原理 ,为节杆式拱泥机器人研制了一种新型倾角传感器 ,详细介绍了原理结构 ,设计了信号处理和采集电路 ,并对传感器进行了初步测试。     

一种新的无线传感器网络分簇模型

从工业现场应用的角度对无线传感器网络进行研究,提出了一种新的双簇头分级模型。该模型在单簇头模型的基础上增加了一个冗余簇头节点,在簇头节点电池耗尽或出现故障之时,冗余簇头节点能够实时切换成簇头节点以维持簇稳定工作。介绍了双簇头分级模型的工作原理、覆盖范围和能耗管理,并且对该模型的性能进行了实验仿真,实验结论证明双簇头分级模型比之单簇头分级模型有更好的稳定性和安全性,以及长的生存时间而更适合应用于工业现场。     

一种新的传感器网络的密钥协商算法

通过对现有加密技术分析和仿真,指出目前无线领域加密算法RSA耗能耗时,安全性较低.在MAC地址验证和Frobenius算法的基础上,提出一种新的基于MAC地址椭圆曲线加密(ECC)算法,该算法综合了公钥加密和对称密码的优点,非常适用于电量有限的无线传感器、移动手机终端等无线领域.通过该算法的描述实现,在实验仿真的基础上进行能耗分析,清楚地表明:该算法比指数加密算法RSA和传统的ECC算法更安全,更节约能耗.     

一种新型的光学电压传感器

提出了用脉冲控制的电光λ/4波片代替传统λ/4波片的新方案,通过引入Jones矩阵,阐明了该电压传感器的敏感特性.为了改善温度变化导致输出信号的波动,采用双光路互补的结构,并提出了信号处理的方法.对110 kV的电压进行了测量,在20%～120%uN范围内,其线性度相对偏差在±0.2%以内.     

捷联惯性传感器多余度配置的误差标定技术研究

对捷联惯性传感器多余度配置系统的标定技术进行了研究。详细分析了多余度惯性传感器各参数的测量原理及计算公式,针对典型的非正交配置(六传感器正十二面体)的多余度惯性测量单元(IMU),提出了一种简易的且具有较高精度的误差模型参数静态标定方法,给出了计算误差模型参数的数学推导过程和解析表达式。仿真结果表明:该计算方法精度较高,可以有效估计出多余度IMU的误差模型参数,提高了惯导精度。     

视觉与惯性传感器融合的隐式卡尔曼滤波位置估计算法

机器人对自身位置的实时感知在机器人技术中非常重要.本文主要研究机器人技术中一类基于视觉与惯性传感器的位置估计问题.与传统的状态估计问题不同的是,所研究位置估计问题为带有隐式观测方程的线性状态估计问题.为此提出一种能够解决此类估计问题的隐式卡尔曼滤波器,并给出了详细的滤波器设计过程.另外采用扩展变量法将加速度信息中的偏移量作为滤波器状态来估计,以补偿其对位置估计结果的影响.仿真结果显示,所给出的隐式卡尔曼滤波器收敛,加速度偏移带来的影响被有效的补偿.     

基于惯性传感器的行人室内定位算法

针对室内行人定位的运动特征和惯性器件MPU6050每次固定位置的水平差异所造成的定位精度降低的问题,提出了一种基于零偏置校正算法。利用惯性器件在行人静态时所测得的数据,将行人动态行走的数据减去静态时的均值数据,减小了水平位置误差。针对惯性器件本身的漂移误差在二重积分导航算法中因积累而导致定位不准确的问题,提出了一种基于改进零速度修正算法和频域积分算法。根据手机电子罗盘和惯性器件内置陀螺仪的优缺点,将其数据进行融合,由滑动均值滤波和角度补偿算法得到更准确的行人的航向角。将位移数据与方向数据进行结合得到行人运动轨迹,并进行仿真验证。实验结果表明:所提出的算法能够有效提高室内定位的精度。