基于ARM的低成本微型捷联航姿系统设计

采用三轴MEMS加速度计和角速率陀螺以及微型磁通门传感器,以ARM处理器为核心构建微型捷联航姿系统硬件平台,运用捷联惯性导航理论及状态扩增Kalman滤波算法,实现了载体航向、俯仰和倾斜角度的测量和误差控制。在三轴无磁转台进行了航姿角度测试,结果表明,该航姿系统具有较高的角度稳定性和准确度,同时体积小、成本低,具有很好的工程应用前景。     

基于DSP和STM32的航姿参考系统设计

近年来,随着MEMS惯性传感器的快速发展,民用领域对姿态测量的使用也越来越广泛,航姿参考系统便显得尤为重要.基于DSP和STM32单片机,采用多传感器数据融合算法进行卡尔曼滤波作为航姿解算单元,设计并完成了航姿参考系统的核心部分.选用SGT320E型三轴多功能转台,在静态和动态环境下进行了数据的分析和验证.结果表明,该航姿参考系统能够满足小型化、低功耗和低成本的航姿系统的设计要求,适用于对精度要求不是很高的民用领域.     

基于DSC与MEMS的微型测姿系统研究

针对当前无人机航姿系统对GPS信息依赖严重的特点,设计了基于MEMS ADIS16405传感器和数字信号处理器（DSC）TMS320F28335的微型惯性测姿系统。以MEMS传感器的角速度、重力加速度、航向信息,建立姿态四元数方程,解算出飞行器姿态。运用扩展卡尔曼滤波方法,消除MEMS陀螺漂移误差。DSC28335的硬件平台实现了四元数扩展卡尔曼滤波算法。转台仿真试验表明,漂移误差能在线最优估计和实时补偿,输出的航姿精度较高。该微型测姿系统具有较高的实用价值。     

无人机捷联航姿系统误差分析与补偿

针对由三轴磁传感器、三轴微机电系统(MEMS)加速度计和三轴MEMS速率陀螺构成的无人机捷联航姿参考系统(AHRS),在详细分析3种传感器误差来源的基础上,建立了与之相适应的误差数学模型;根据传感器自身特点和九轴传感器的测量特点提出了相对应的误差补偿算法.试验结果表明:磁通门传感器的航向角最大误差由补偿前15°降低为补偿后1.6°;补偿后加速度计的俯仰角最大误差为0.25°,倾斜角最大误差0.35°;速率陀螺的静态误差补偿在3.5 min之内航向角误差为±0.3°,俯仰角补偿后误差±0.4°,倾斜角补偿后误差±0.4°;当速率小于15°/s时,动态误差控制在±1°.     

小型航姿参考系统设计

针对航姿测量的需求,提出了一种基于四元数扩展卡尔曼滤波的航姿参考系统(AHRS)设计方案。系统采用低成本微机电系统(MEMS)三轴陀螺仪、加速度计和磁力计,利用基于四元数的扩展卡尔曼滤波方法对传感器数据进行融合,得出三轴姿态角。为了仅根据磁偏角确定磁力计量测方程,避免磁倾角影响,提出了利用加速度计对磁力计数据进行正交化处理的方法。为了减小加速度计和磁力计测量误差,利用基于最小二乘法的椭球拟合校正方法对测量数据进行校正。实物试验表明:传感器校正效果较好,系统具有相对较高的测量精度和较好的动态特性。     

航姿系统矢量传感器非对准误差及其校正

航姿参考系统中三轴磁强计与三轴加速度计常采用椭球拟合法进行误差校正与补偿,其缺点是校正后不同传感器之间以及传感器坐标系与载体坐标系之间往往还存在非对准误差.由定量分析得知此类非对准误差所引起的航姿参考系统航向角误差具有常值误差与半圆罗差之和的形式.利用地磁矢量与重力矢量的点积为常数这一性质,并结合三维旋转矩阵的小角度近似表达式,对椭球拟合法校正后的传感器非对准误差进行了补偿,在不同磁干扰条件下均可使校正效果得到改善,航向剩余误差(均方根)平均减小30%以上.     

微型航姿系统中磁传感器温度漂移补偿研究

研究了微型航姿系统中地磁传感器的温度特性,根据地磁传感器噪声的频谱特性,设计了带阻数字滤波器;基于地磁传感器测量原理分析传感器输出电压随温度变化的规律,利用多项式相消的方法建立磁传感器温度漂移误差的实时补偿模型,并应用于微型航姿系统的磁航向解算。多次试验结果表明:地磁传感器零偏模型具有良好的重复性,实时温度漂移误差补偿模型可以有效地补偿地磁传感器引起的温度漂移误差;缩短了系统的预热时间,提高了系统输出的磁航向精度。     

基于DSP的航姿系统多传感器信息融合技术

设计了基于DSP的专用导航计算机,并以此为硬件平台,采集陀螺仪、加速度计、磁航向传感器和速度传感器信号,利用卡尔曼滤波技术进行多传感器信息融合,成功搭建了低成本小型航姿系统。针对该航姿系统的特点,设计了导航计算机程序快速更新软件,对卡尔曼滤波器进行低阶处理。针对导航计算机“数字信号处理器(DSP)+单片机(MCU)”的特殊结构,设计了合理的多传感器信息融合程序。实验证明:航姿系统利用多传感器信息融合技术,使用自行研制的专用导航计算机平台,姿态误差小于0.2,°航向误差小于0.5°,且大大减小了系统成本、体积和功率,具有实际应用价值。     

一种新型磁阻传感器的研究及应用

介绍了美国Honeywell公司生产的磁阻弱磁传感器的性能特点,以及由其组成的三轴智能型弱磁传感器在测量磁航向方面的应用.实验结果表明:在捷联状态下,用垂直陀螺提供载体的姿态角,在俯仰角、倾斜角达±45°的情况下,测角精度优于 0.6°.该传感器应用的显著特点是体积小、重量轻.它与垂直陀螺组成简易捷联航姿系统,已用于无人机的控制与导航.     

无人机导航系统的硬件设计

惯性导航是无人机飞行控制系统的重要组成部分,航姿测量系统是惯性导航系统的基础,处理器和传感器是航姿测量系统的核心;设计采用LPC3250 ARM9处理器、光纤陀螺、加速度计等传感器,完成传感器数据的采集与处理,获得无人机的航姿信息,最后进行数据传输用于控制;使用RealView MDK开发环境,利用C语言开发光纤航姿测量系统;结果显示,该系统达到了无人机导航系统的小型化、高精度、高实时性的目标要求.     

多功能X射线断层分析装置中三维自动工作台的研制

三维自动工作台是多功能X射线断层分析装置中的关键部件;介绍了多功能X射线断层分析装置的工作原理和三维自动工作台的机械结构;工作台控制系统采用开环控制方式;采用运动控制卡作为步进电机的上位控制单元,运用Visual Basic来编制软件部分,并与运动函数库链接,开发出Windows平台下的运动控制系统;经重庆市计量技术研究所校准检测,三维自动工作台设计合理,控制效果良好.     

基于ARM的无人机飞行控制系统的硬件实现

按照高性能和小型化的要求,以AT91 M55800A微控器为核心设计并实现了基于ARM的新型无人机飞行控制器硬件,文中详细给出了系统整体方案的分析设计和具体的硬件选型及接口设计.对设计中的关键技术进行了研究,系统具有设计精炼,可靠性高,开放性等特点.     

基于STC89C52的多路温度传感器标定系统

针对工业领域中温度传感器需要标定的问题,设计了一种可以同时对多路温度传感器进行标定和特性分析的系统。系统包括以STC89C52单片机为核心的硬件电路和在PC机上运行的软件程序。介绍了标定和分析的方法、硬件电路和软件设计。本系统实现了在0℃～100℃范围内标定和分析多种温度传感器采集的温度值。用该标定系统标定过的温度传感器的各项误差均在应用允许范围内。     

基于TinyOS2.x的温湿度传感器的底层驱动与应用

简要介绍了TinyOS操作系统基本架构和nesC语言组件编程方法,并剖析了SHTxx温湿度传感器的物理特性、温湿度计算原理、硬件电路设计;详细介绍了在TinyOS2.x操作系统下,SHTxx型温湿度传感器底层组件驱动程序的设计过程,并在集成有CC2530的硬件平台上验证了此驱动的可行性以及温湿度传感器的数据采集的系统方法。     

AS5040在角度测量中的应用

阐述了角度传感器芯片AS5040的工作原理、使用方法、硬件和软件设计,介绍了在太阳能电池充电控制系统中的应用。该芯片具有模拟和数字接口,可与磁钢、微处理器组成一体化智能传感器。实验表明:AS5040在该系统测量中的最大误差为1.8°,达到了设计要求,可广泛地应用在非接触角度测量领域。     

集成一体化智能熔点仪的设计

介绍由微控制器（单片机）、温度传感器、加热系统、搅拌系统、键盘和LCD显示等组成的集成一体化智能熔．最仪的工作原理,阐述其硬件电路结构和软件程序设计,并进行反复实验。实验结果表明：该仪器控温精度达到4-0．2℃,线性升温误差不超过0．5％,各项指标符合国家药典标准,具有硬件结构简单、软件算法科学的特点,能够低成本、高精度地实现对温度的控制。     

霍尔传感器在直流电机转速测量中的应用研究

采用霍尔传感器和AT89S52单片机控制步进直流电机转速,介绍了测速原理与软硬件设计方法。通过1602LCD显示电机转速值,根据需要可调整控制电机的转速。测试结果表明:该转速测量系统满足设计要求,具有硬件结构简单、性价比较高、易于调节电机转速及系统性能稳定等优点。     

小型无人机飞行控制系统的硬件设计与实现

为了实现无人机的小型化和民用化,给出了基于ARM(advanced RISC machines)处理器的无人机飞控系统的硬件设计.详细介绍了其构造以及主要部分的传感器选型,大部分传感器都基于标准接口,可以按照不同的需求更换相应精度的传感器;通过详细的结构框图描述如何有效的将各传感器组成一个稳定的系统.该系统已经通过了改装的航模直升机的实验验证,实验结果表明了其可行性和可靠性,该系统实现体积小,可以装在一个小盒子里,所有接口单独引出,可以挂载到不同的载体上;该系统具有低功耗、低成本和利于扩展等特点,适合批量生产使用.     

某型涡扇发动机综合电子调节器测控系统设计

综合电子调节器是发动机控制系统的核心部件，它与外部传感器、执行机构、控制软件等一起完成对发动机的全权限控制。文章研究了虚拟仪器技术在该复杂测控系统中的应用。介绍了系统的硬件结构设计、软件结构设计、虚拟功能单元的构造及测控功能的实现与重构。测控系统能完成综合电子调节器静态和动态过程的测控，且具有高测试精度、高可靠性、人机交互性好等特点，可用于控制器的数字化设计与研究。     

基于Profibus-DP现场总线的计量泵群控系统

Profibus-DP现场总线是分布式系统减少I/O连接和布线数量的理想解决方案,针对现场总线的应用和发展现状,采用协议芯片SPC3与MC9S12C微控制器,设计了基于Profibus-DP的计量泵群控系统。主要介绍了Profibus-DP硬件接口电路硬件设计以及软件实现SPC3与微处理器MC9S12C的通信及其数据交换。最终利用Profibus-DP总线实现了计量泵分布式控制的目的,为工业现场设备级组网提供了合理的依据,并促进了Profibus-DP现场总线的推广应用。