MEMS传感器ADIS16209原理与应用

MEMS传感器作为一种新型的、前景广阔的、用途广泛地传感器,正日益得到各国研究人员的广泛重视。本文在介绍MEMS传感器的特点和种类的基础上,详细介绍了AD公司的MEMS双轴加速度传感器ADIS16209的原理、结构以及使用方法等,并设计了基于ADIS16209的倾角测量仪的原理图及开发电路板。     

基于MEMS传感器的姿态检测系统

基于MEMS传感器设计了一种姿态检测系统,通过MEMS传感器获取角速度、加速度等信息,利用硬件对采集的数据进行滤波处理,实现目标物体运动过程中姿态角的测量。采用互补滤波对数据进行融合,有效消除了噪声干扰,提高了系统的检测精度。无线模块的应用实现了下位机与上位机的同步,实时显示目标物体的运动姿态。实验表明,该系统具有较高的测量精度及良好的实时显示效果。     

多MEMS传感器姿态测量系统的研究

提出利用多个MEMS传感器组合定姿的方法,该方法利用加速度计的输出判断载体运动状态,采用EKF滤波算法对其状态进行估计,并在滤波算法中应用加速度计和磁强计组合计算所得的姿态信息作为对陀螺漂移的补偿,最后通过数据融合修正其姿态角。     

基于MEMS加速度计的飞行器姿态识别技术研究

研究了一种利用多只低灵敏度的微机电系统（MEMS）重力加速度传感器实现对飞行器姿态识别的方法。通过对MEMS加速度传感器的输出信号进行A／D采样，获得相应的数字信号，并将其送进单片机进行处理，实现对飞行器的仰角和倾角的高精度测量，最终得到飞行器的姿态信息。该方法可实现-180°～＋180°范围内的倾角值测量，即使飞行器在旋转时也能进行实时测量，可用于需要进行姿态控制的各类飞行器的实时姿态识别。     

基于MEMS传感器的微飞行器姿态理论与实验研究

为了得到基于微机电系统(MEMS)运动传感器的微飞行器的姿态角的输出,该文从理论和实验角度进行了全面分析。首先基于MEMS运动传感器的加速度计与磁力计理论计算了微飞行器的初始姿态及其最大误差范围,然后基于MEMS运动传感器的陀螺仪计利用时间序列自回归滑动平均模型(ARMA)分析方法对原始角速度进行误差建模,并利用卡尔曼滤波进行误差补偿,并通过积分法到更高精确度的姿态角度的算法,最后利用转台实验对其进行验证。通过该算法,对于任何MEMS九轴传感器,由实验确定相应的参数后,即可得到该传感器更高精确度的姿态角的输出。     

基于MEMS微惯性器件的姿态测量 单元设计与测试

MEMS惯组具有体积小、价格低、易于集成等优点,已被广泛应用于各个领域,为提高MEMS姿态解算精度,采用 Mahony互补滤波方法设计了MEMS惯性组件,Mahony互补滤波器将陀螺仪解算的高频姿态信号和加速度计－磁强计解算的低频姿态信号进行融合,提高测量精度,介绍了MEMS惯组硬件、软件、算法设计及无磁转台测试,无磁转台静态测量下的俯仰角精度0.51°,横滚角精度 0.5°,航向角精度1.1°。     

高过载姿态测量中MEMS陀螺失效模式与研究进展

高过载条件下姿态测量是一个公认的难题,其原因主要是角速度传感器难以经受高过载的冲击。基于微机电系统（MEMS）技术的陀螺作为解决高过载姿态测量问题的核心器件,其抗高过载能力直接制约着惯性导航系统在高过载环境中的应用。首先,介绍了弹药发射和侵彻两种典型高过载环境的特性,概括了在高过载环境中MEMS陀螺的响应类型;其次,总结了高过载条件下MEMS陀螺的失效模式,包括完全失效和功能性失效;然后,介绍了国内外在抗高过载MEMS陀螺方面的研究进展;最后,分别从器件设计和工程应用角度出发,提出了MEMS陀螺抗高过载的设计方法和应用思路。     

基于STM32的姿态测量系统设计

以无人机航姿测量系统小型化、量轻化为背景,设计了一种基于微惯性单元MEMS的姿态测量系统。系统以STM32F103C8T6为主控制器,通过I2C总线分别采集惯性测量单元MPU6050和数字罗盘HMC5883L的测量数据,利用数据融合算法解算无人机当前姿态。对于MEMS温漂和噪声干扰的问题,提出了一种基于四元数的互补滤波算法,对测量的姿态数据进行补偿修正。实验结果表明,该姿态测量系统简单可靠、性能稳定、精确度高,成功完成了姿态的最优控制。     

侵彻姿态测量中MEMS陀螺仪结构仿真与冲击实验

弹体在高速侵彻过程中的姿态偏转是影响其效能的重要因素,利用微电子机械系统(MEMS)陀螺仪进行姿态测量是监测弹体姿态变化的主要手段.针对侵彻弹体姿态测量对MEMS陀螺仪提出的抗高过载要求,采用结构仿真和冲击实验的方法对国产MEMS陀螺仪进行了抗高过载研究.在结构仿真中,利用ANSYS有限元软件对MEMS陀螺仪敏感结构进...     

基于扩展卡尔曼滤波算法的飞行器姿态测量系统

针对常规卡尔曼滤波算法在飞行器姿态测量系统中存在局限性,采用扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman Filter,以下简称EKF)作为飞行器的姿态测量算法,使用欧拉角描述姿态建立飞行器姿态测量模型,将陀螺的连续测量值作为飞行器的短期姿态,同时用GPS的测量值作为飞行器的长期姿态校正信息.通过数学仿真证明在一定条件下该滤波器有较高的滤波精度,能够更加准确的得到姿态测量值.     

ADIS16300四自由度IMU在姿态测量中的应用

为了实现复杂的运动与导航控制,需获取控制对象的空间姿态信息,设计了基于四自由度(4DoF)IMU惯性测量传感器和C8051F330单片机的姿态测量系统.介绍了ADIS16300惯性测量传感器的特点及应用,详细说明其数据读取和数据转换,并设计了它与C8051F330单片机组成的姿态测量系统的硬件电路和软件程序.最后将其与AHRS500GA-226航向参考系统进行对比分析,结果表明,ADIS16300能够准确反应空间姿态,其中航向角速率、X轴加速度、Y轴加速度和Z轴加速度4个空间姿态的平均误差分别为0.469(°)/s、0.009m/s2 0.010 m/s2 0.003 m/s2.     

MEMS传感器现状及应用

MEMS传感器种类繁多,发展迅猛,应用广泛。首先,简单介绍了MEMS传感器的分类和典型应用。其次,对MEMS压力传感器、加速度计和陀螺仪三种最典型的MEMS传感器进行了详细阐述,包括类别、技术现状和性能指标、最新研究进展、产品,及应用情况。介绍MEMS压力传感器时,给出了国内外采用新型材料制作用于极端环境下压力传感器的研究情况。最后,从新材料、加工和组装技术方面对MEMS传感器的发展趋势进行了展望。     

一种姿态自校正无线网络地震传感器的设计

针对复杂的地理环境中地震数据采集多采用分布式无线采集系统,但是地震传感器布排的随机性和不确定性对地震波数据的采集有很大影响的问题。提出一种对加速度传感器姿态自校正的方法,其能够消除传感器安装位置的影响,提高地震数据质量。以C8051F020主控制器为核心,利用MEMS传感器模块采集地震波数据,通过Xbee-Pro无线射频模块实现无线数据传播,设计一种无线网络地震传感器系统。结果表明,该系统能够实现无线数据采集并对采集到的数据进行姿态校正,对复杂环境下地震波数据采集领域具有广泛的应用价值。     

基于ADIS16300的汽车方向盘自由转动量测量系统设计

汽车方向盘自由转动量是车辆安全运行的重要技术条件。针对常规检测设备体积大安装不便的不足,文中设计了基于Analog Device公司MEMS惯性传感器ADIS16300的方向盘转动量测量系统。阐述了ADIS16300传感器进行方向盘转动量测量的原理,采用STM公司生产的cortex-M3微处理器设计了测量电路,并进行了实验测试。在与ZL-1L型转向参数测试仪进行比较分析,表明本文设计的倾角测量系统在汽车静态情况下可以准确地测量方向盘自由转动量。     

一种基于红外传感器的无人机姿态测量方法

针对红外温度传感器能灵敏感应天空地面热辐射的特点,提出了一种基于红外传感器测量无人机姿态信息的方法,相比传统姿态测量传感器,红外传感器具有体积小、重量轻、无漂移、成本低等优点;针对该方法介绍了由三对正交安装的红外传感器测量姿态角的基本原理及能获得更好视场角的45°安装方式;并通过场地实验获得了红外传感器的对地倾角和输出电压的函数关系;通过推理得到无人机姿态测量算法,实现了根据红外传感器的差动输出信号计算无人机的姿态角;同时对太阳的干扰问题作了适当的研究;为了验证算法的可靠性,进行了机载飞行实验。实验结果表明,该方法可以有效的测量无人机的姿态角。     

一种MEMS扭摆式强磁场测量传感器

提出了一种扭摆式结构的MEMS电容式强磁场传感器,采用洛伦兹力驱动,通过测量硅板扭摆导致的电容变化来检测外部磁场强度,测量磁场的量程设计在0.2T-2T之间。首先介绍了传感器的工作原理,然后对其进行仿真,分析其物理特性,建立了模型并且求解出各阶模态下的振动形式,得到传感器主振模态频率为28.26kHz。并模拟了受力过程中的形变量。最后介绍了其制造工艺流程,验证了传感器加工的可行性。     

基于MEMS传感器的集装箱吊具位姿检测应用

针对现有的集装箱吊具位姿检测中存在的装卸效率低、成本高的问题,研究了基于MEMS传感器的集装箱吊具位姿检测系统。系统以LSM303DLHC、L3GD20传感器为数据采集模块,以STM32F303为微控制器,以上位机界面为实时动态监控,重点分析了基于梯度下降法的姿态融合算法。通过实验数据对比和监控跟踪界面分析,文中所研究的系统实时性好、精度较高、界面友好,并在相关课题中得到了充分验证,是一款值得推广的集装箱吊具位姿检测系统。