基于MEMS传感器惯性测量单元设计与实现

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,出现了大量高性价比MEMS传感器,被广泛应用于多个领域。然而惯性测量单元通常包括多个传感器,如三轴MEMS加速度、角速度和磁力传感器,这样要求有多个数据通道输出,给原型系统设计和开发带来不便。基于此,文中设计了一种惯性传感板,集成MEMS三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴磁力传感器,通过单个UART串口可以读取9通道数据。经过试验验证,该惯性传感单元能够满足一般原型系统的快速设计和开发。     

6DoF-IMU6自由度自检惯性传感器

6DoF-IMU是由奥地利SensorDynamics AG公司出品的基于MEMS技术的3轴角速度传感器及3轴加速度传感器的6自由度惯性测量单元。由于其独特的自检功能,提高了系统的可靠性。该产品除了可将多个车用单轴倾角传感器功能集于一体之外,还可以完成实时的物体运动跟踪及机器人的运动控制。     

LSM320HAY30动作检测传感器模块

意法半导体发布了集3轴加速度传感器和双轴陀螺仪（角速度传感器）于一体封装的动作检测传感器模块-LSM320HAY30,这是业界首款在一个封装内集成多轴MEMS加速度传感器和MEMS陀螺仪。主要用于手机等要求小尺寸的消费类电子产品。     

便携式车辆加速度信号采集系统设计

开发出一种便携式车辆加速度信号采集系统。以嵌入式E-Box为主控单元,以MEMS三轴加速度传感器为传感单元,自主开发信号调理电路板和基于LabVIEW的上位机软件。该系统可实现车辆低频运动加速度和高频振动加速度信号的快速采集、调理、记录和显示。系统小巧便携,可大量采集数据。实验表明:该系统稳定可靠,能准确监测车辆加速度状态。     

多轴微加速度传感器的进展

微加速度传感器是微型惯性组合测量系统的核心器件。随着MEMS技术的不断发展,单轴微加速度传感器的技术已日趋成熟,多轴微加速度传感器的研究正成为MEMS领域的热点。基于多轴微加速度传感器典型实例的介绍,评述了近年来该领域的进展,并就其未来的发展作了展望。     

用于空间手势输入的无陀螺微惯性测量单元设计

针对三维空间手势输入的特点,提出了一种基于双路三轴MEMS加速度计的对称配置方案及角速度、线加速度解算方法。该方法使用两个三轴MEMS加速度计以及对称的硬件布局构成无陀螺微惯性测量单元,基于积分法计算测量单元的角速度和质心处线加速度,利用角速度解析式中的冗余信息对解算积累误差进行估计并实施误差补偿。该方案避免使用陀螺组件,两路加速度计在长轴方向上的对称编排方式保证了测量单元的小体积、狭长几何特征,便于手持;相应的角速度解算方法形式简单,适用于采样时长短、测量单元横滚角变化量小的三维空间手势特征提取和识别领域。仿真实验证明了该方案的可行性和有效性。     

基于MEMS的可穿戴无线体域网设计与实现

针对高精度低成本可穿戴式人体动作捕捉,采用MEMS微惯性传感单元(IMU)设计实现无线体域网系统.系统由六轴微惯性单元MPU-6050、三轴地磁仪AK8975、微处理器及射频模块CC2530构成.首先,详细讨论系统硬件构架和基于Z-Stack的软件构架,然后通过上位机Matlab用户程序进行数据采集与实验验证.实验结果表明,与其他微惯性传感器系统相比,本设计采用高集成度的芯片和无线通信方式,在减小硬件体积的同时能够获得较高精度的数据(角度传感器零漂＜1.5°),对实现可穿戴无线惯性测量有着积极的作用.     

应用于多旋翼MAVs的姿态测量系统

应用一个三轴加速度计、三个单轴角速率陀螺和一个三轴磁强计等微机械惯性传感器,设计廉价轻量姿态测量系统,研究了姿态角推算算法。在以往的姿态测量系统中,陀螺偏差和动加速度的影响限制其应用。将角速度陀螺的误差作为状态量导入到系统,动加速度作为噪音项导入到观测方程中,然后利用扩展卡尔曼滤波器来构成姿态估计算法来降低误差。实际飞行中对比商用高精度传感器和多次室外飞行测试表明,设计的系统能够应于旋翼MAVs。     

阵列式MEMS惯性传感器及噪声抑制研究

针对惯导系统中MEMS惯性传感器随机噪声较大的问题,本文利用MEMS惯性传感器体积小的特点,采用32个消 费级MEMS惯性传感器,组成惯性传感器阵列,设计了阵列形式的MEMS惯性传感器测量单元。通过对阵列传感器建模与分析,将32个惯性传感器数据进行数据融合,以此降低消费级MEMS惯性传感器的随机噪声误差与零偏不稳定性。最后利用Allan方差分析了惯性传感器的噪声特性。实验结果表明,在静态状况下,阵列式MEMS惯性传感器有效的抑制了惯性传感器的随机误差,提高了惯性传感器的精度。     

基于KXR94加速度计的微型惯性测量装置设计

详细介绍基于MEMS（MicroElectroMechanicalSystem）和DSP的微型惯性测量装置的软硬件设计。该装置的MEMS传感器单元由微机械陀螺和微加速度计组成,可精确测量载体的3个轴向角速度信息和3个轴向加速度信息。经验证,该装置可精确测算出载体的航向角、俯仰角及位置等信息,并具有体积小、成本低、功耗低、抗冲击能力强等优点。     

基于MEMS和CORTEX-M3的微惯性测量单元研制

从工程实际出发,给出了一种基于新型Cortex-M3内核ARM和MEMS惯性传感器的低成本、高性能微型惯性测量单元的结构框架。详细介绍了采用三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计和三轴磁阻传感器研制的微惯性测量单元硬件设计方案,分析了陀螺和加速度计的信号噪声,利用均值滤波法对信号进行预处理,对预处理后的信号采用FIR滤波器进行滤波,对陀螺和加速度计进行了标定。该测量单元已应用于某小型无人机的姿态测量,达到预期效果。     

3块掩模实现低成本运动传感器,颠覆智能手机运动传感器市场

从事加速度、角速度及力度传感器丌发的日本Wacoh公司开发出了只需要3块掩模即可制造的3轴加速度及3轴角速度（动作）传感器,而通常制造这类传感器时要使用10多块掩模。Wacoh公司虽未公布实现技术的详细内容,但表示能使售价降至民用传感器的一半以下。     

基于智能手机传感器与触摸屏的手势交互技术

由于以图像为手势信息载体的交互方式易受环境影响,设计实现了一种基于智能手机触摸屏与内置传感器的手势交互方案。首先通过手机内置MEMS传感器及触摸屏获取手势信息;然后分析手势的运动学特征,实时提取手势的信息(角速度、加速度、触摸屏数据),利用多变量决策树分类器完成对手势分类与识别;最后给出了一个原型系统。实验结果表明,该方案满足实时人机交互需求。     

基于MEMS加速度传感器的线阵式长跨度连续位移测量系统设计与实现

随着MEMS加速度传感器技术的发展与大规模应用,为多维度位移测量提供了技术手段.根据MEMS加速度传感器所具有的高精度、高可靠性等技术特点,设计了一种空间结构呈线阵分布规律的、由多个MEMS加速度传感器组成的长跨度位移传感器,为大坝、边坡等大型结构体的水平位移或沉降位移监测提供了一种全新的自动化测量系统.     

单片三轴大量程加速度传感器性能测试与分析

对设计的单片三轴MEMS大量程加速度传感器进行了马歇特锤冲击测试和Hopkinson杆冲击校准试验,得到了三轴加速度传感器冲击过载信号及其各轴向的横向灵敏度比、线性度等关键参数。测试结果表明该三轴传感器在受到117 395.95 gn以上的冲击信号作用时,传感器各轴仍然能够正常工作;其三轴轴向灵敏度均能达到0.1μV/gn以上,各敏感轴受到轴向加速度时其线性度小于6%,轴间横向灵敏度比小于10%。     

ST推出全新iNEMO MEMS模块

意法半导体（STMicroelectronics,简称ST）发布一款先进的iNEM0惯性传感器模块,新产品在4mm×5mm×1mm封装内整合了三轴线性加速度和角速度传感器。这款最新的多传感器模块尺寸显著缩减,且拥有无与伦比的感应精度和稳定性。     

一种硅微多传感器集成研究

为满足小体积、多参数测量的要求,利用(100)晶面的各向异性压阻特性与MEMS加工工艺特性,在单芯片上集成制作了三轴加速度、绝对压力以及温度等硅微传感器,在结构和检测电路设计上最大限度地减小各传感器之间的相互干扰影响。三轴加速度、绝对压力传感器利用压阻效应导致的电阻变化测量外界加速度和压力变化量,温度传感器利用掺杂单晶硅电阻率随温度变化的原理来测量外界温度。集成传感器具有较好的工艺兼容性,加速度、压力传感器的压敏电阻和温度传感器的测温电阻采用硼离子掺杂制作,加速度和压力传感器设计成工艺兼容的体硅结构。研制的集成传感器芯片尺寸为4mm×6mm×0.9mm。给出了集成传感器的性能测试结果。     

一种压阻式三轴加速度传感器的设计

介绍了一种基于SOI的硅压阻式三轴加速度传感器的设计和制备.该三轴加速度传感器采用四个相互垂直的悬臂梁支撑中间质量块的结构.加速度传感器通过利用合理布置的压敏电阻构成的惠斯通电桥测量三个方向的加速度.对加速度传感器结构进行了理论分析和有限元仿真优化,确定加速度传感器的结构尺寸,并详细论述了三轴加速度传感器的制备工艺步骤和测试结果.     

基于多传感器数据融合的转向参数测量仪设计

针对目前场（厂）内机动车方向盘转向参数测量仪装夹机构复杂、测量结果误差大的问题，提出一种基于多传感器技术的转向参数测量仪方法。通过加速度传感器、地磁计对陀螺仪角速度进行补偿，采用四元数融合算法对9轴MEMS传感器采样数据进行融合，修正因方向盘倾角对转向角测量结果的影响。通过设计转向参数测量仪硬件平台验证算法的可行性，实验结果表明融合算法能够提高转向角的精度。     

基于MEMS惯性传感器的行人导航轨迹复现研究

针对目前行人导航对精度的需求,提出了基于微机电系统(MEMS)惯性传感器的行人导航系统.系统置于行人脚面,导航算法依据传统捷联惯性导航,采取基于卡尔曼滤波的补偿累积误差算法和零速检测方法,采用三条件判断法,即传感器三轴的总加速度、总加速度方差和总角速度的三条件满足判断方式,解决了行人导航步行过程中累积的误差补偿与校准.分别以圆形路线和矩形路线验证导航算法的适用性和准确性,对比分析实验结果表明:误差结果控制在5%以内,满足导航要求.