惯性传感器的发展趋势

概述惯性传感器的主要发展趋势－－固态化、微型化和低成本民用化。     

基于惯性传感器和Kinect摄像机的OFCM图像匹配算法

提出了一种基于图像三维信息及摄像机运动参数的图像匹配算法,用于解决智能监控系统中图像匹配实时性差、鲁棒性低等问题。该算法分别利用惯性传感器和Kinect摄像机估计出摄像机的运动外参矩阵和图像的深度信息,再根据射影几何原理,结合当前帧图像的像素坐标计算出该像素点在下帧图像的像素坐标,从而完成图像匹配。利用该算法对实际采集的图像序列进行了分析与处理,并从配准精度、鲁棒性和实时性方面与经典匹配算法KLT进行对比。实验结果表明:该算法极大地降低了计算量和计算时间,不仅能满足智能监控系统对图像匹配精度和稳定性的要求,更能满足系统实时性的要求。     

惯性传感器

ADIS16365是一款6自由度（6DoF）惯性传感器——ADIS16365，它扩展了ADI iSensor智能传感器产品系列。ADIS16365IMU（惯性测量单元）实现了高性能、简单性与改进的数据接口的完美结合，与其他同类IMU相比，具有更快的响应时间和更低的功耗。对于高性能平台控制与导航设备的设计工程师来说，ADIS16365使得复杂的运动检测设计更加容易且性价比更高。     

基于惯性传感器的动态步长算法研究

行人步态参数的精确估计是行人自主导航系统和行人健康监测的关键技术之一。针对当前行人自主导航系统中步长估算算法精度低和弱适应性的问题,提出了一种计算行人动态步长算法。首先对行人的步态特征进行分解,利用改进的零速检测确定行人运动状态,采用卡尔曼滤波技术降低惯性传感器中累积误差的影响,再对进行滤波和坐标转换后的加速度进行双重积分,最终得到行人脚尖的运动轨迹。通过采用MTI-700惯性模块设计实验并进行实验验证。结果表明,该文提出的步长算法计算的步长与行人实际步长的误差低于3.0%。与现有的行人动态步长算法相比,该算法首次计算出行人脚尖的运动轨迹,精度较高且适应强,在行人自主导航及行人健康监测领域具有较大的应用价值。     

基于RSSI和LQI的分段距离估计改进算法

针对无线传感器网络（WSN）中单一通过RSSI估计距离的算法易受环境影响产生误差,提出了一种基于RSSI和LQI的分段距离估计改进算法。首先分析了RSSI算法特点,然后在距离估计过程中引入了链路质量,根据预设范围调整定位算法,从而降低RSSI距离估计算法的误差,提高了距离估计精度。实验结果表明,基于RSSI和LQI的分段距离估计改进算法的距离估计精度与原算法相比有了明显提高。     

基于STM32的惯性传感器数据采集系统设计

文章介绍了一种基于STM32的惯性传感器数据采集系统的设计方法。采用STM32作为核心处理器,通过SPI通信协议完成核心处理器对惯性传感器数据的采集,并通过RS232串口实现核心处理器与上位机实时通信。阐述了系统工作原理以及相关硬件和软件设计,核心处理器内部集成功能模块丰富,无需外部扩展芯片,大大简化了系统设计。实际数据采集过程及结果表明,系统具有软硬件设计稳定可靠、采集数据真实准确、数据显示和保存方便等优点。     

基于九轴惯性传感器的运动姿态系统设计

文章首先介绍了运动指标采集系统的整体技术框架,阐明数据传输方面的技术方案按照室内与户外分为两种,室外则是先将数据存入SD卡,事后拷入计算机的方式;室内采用wifi模块+路由器方式。接下来,论述了硬件平台的设计;然后论述硬件程序设计,包括:主程序、数据存储程序和无线通信程序。最后,描述了计算机软件数据采集功能的设计与实现。     

基于惯性传感器的射手动作检测系统设计

为了检测射手在模拟射击过程中动作是否规范,实现操作要领的自查自纠,提出一种通过安装在枪支上的惯性测量单元进行射手动作数据捕获的方法。根据射击实际动作要领在枪支相应部位绑定惯性传感器,用以采集对应位置的动作数据。系统下位机完成射手动作检测与识别,并将采集到的数据显示在上位机上。实验表明,本文设计的基于惯性传感器的射手动作检测系统,提高了射击训练的自动化程度,节省了训练资源投入,使训练更加安全有效。     

融合机器视觉与惯性传感器的智能康复评估技术

为缓解患有运动功能障碍的患者不方便频繁前往医院进行康复评估的问题,本文提出一种基于"互联网+"的居家康复评估技术,为康复医师提供参考,节约康复医师和患者的时间,缓解医疗资源不足.针对脑卒中患者上肢康复量表的评估问题,仅使用惯性传感器或者机器视觉建立的长短期记忆人工神经网络分类模型在测试样本中准确率分别为55.6％、92...     

一种新型的基于滑膜阻尼的电容式双向MEMS惯性传感器

设计了一个新型的结构完全对称的双向MEMS电容式惯性传感器.该传感器主要由可动质量块、栅形条、支撑梁、连接梁、阻尼调整梳齿组成.设计的结构采用变电容面积的检测方式,在降低空气阻尼的同时也降低了对DRIE工艺的要求,并通过加大测试信号电压来降低电路噪声,从而提高传感器的分辨率.用有限元工具ANSYS详细讨论了传感器的参数和性能,并模拟验证了设计的双向传感器的交叉效应近似为零.制作了滑膜阻尼测试器件,在大气压下,测得的品质因子可达514,验证了该结构设计可以提高传感器的分辨率和该工艺设计的可行性.     

基于RSSI和惯性导航的融合室内定位算法

针对目前对高精度室内定位算法的需求,提出一种基于接收信号强度识别（RSSI）和惯性导航的融合室内定位算法。基于无线传感网中ZigBee节点的RSSI值,采用位置指纹识别算法,对网络中的未知节点进行定位。结合惯性传感单元（IMU）提供的惯性数据,对RSSI定位结果进行融合修正。利用Kalman滤波器,采用状态方程描述待定位节点位置坐标的动态变化规律,从而实现一种以无线传感网络定位为主、IMU为辅的融合定位方法。仿真结果表明,提出的融合定位算法既能改善单独使用RSSI定位受环境干扰较大的问题,又能避免单独使用惯性导航带来的累积误差,极大地提高了定位精度。     

惯性组合导航系统中基于BRISK的快速景象匹配算法

针对景象匹配/惯性组合导航系统对景象匹配算法精确性、实时性和鲁棒性的要求,提出惯性组合导航用基于二进制鲁棒不变尺度关键点(BRISK)特征描述符的高精度快速景象匹配算法。首先,结合惯性导航的误差特性设置BRISK特征检测子及描述子参数,提取参考图和实测图的BRISK特征和描述符;然后,根据最近邻汉明距离准则获取匹配的BRISK特征点对;最后,利用RANSAC方法和最小二乘算法(LSA),求得位置和航向参数。实验结果表明,本算法具备亚pixel级精度、ms级实时性以及优越的抗噪声、抗光照变化和抗旋转尺度变换能力。     

基于视觉/惯导的掘进机实时位姿测量方法研究

针对煤矿井下掘进机实时位姿自动检测的难题,通过分析比较现有几种位姿测量方法的优缺点,提出了一种基于视觉/惯导的掘进机位姿组合测量方法。该方法通过激光捷联式惯导系统得到掘进机的姿态信息、单目视觉测量掘进机的位置信息,从而实现掘进机实时位姿的5自由度测量。依托大柳塔煤矿的快掘设备对该方法进行了实验验证。结果表明,姿态测量精度为0.1°,静态漂移的标准差不大于0.25°,位置定位精度优于1cm。该方法能够用于掘进机实时位姿测量,具有广阔的工程应用前景。     

基于惯性导航系统的车辆自动驾驶装置设计

介绍了一种能够遥控和自主行驶的运动平台的设计方法。该运动平台以惯性导航仪提供的坐标为基础,可以由上位机规划路径和障碍,通过蓝牙模块将路径信息传递给自动驾驶控制器,自动驾驶控制器按照导航路径和惯性导航仪给出的实时坐标解算控制量,完成对运动平台的模糊控制,使运动平台按照指定路径前进。     

采用高速FIFO和双CPU的光纤陀螺捷联系统

在光纤陀螺构成的捷联惯导数据采集系统中,采用了双CPU结构的工作模式,用高速FIFO作为数据交换桥梁.采用FPGA DSP构建系统,DSP用于捷联算法解算,FPGA用于DSP与各类传感器之间的接口,并用软FIFO成功解决了系统中断不够用的问题.最后对光纤陀螺进行了专项测漂与标定,验证了该系统的数据采集和传输的正确性和可靠性.     

捷联惯性系统的误差及其特性分析

从捷联惯性系统的误差源出发,根据系统的误差方程,通过理论分析和仿真,阐述了各惯性传感器误差和初始误差对系统的影响,并在几种动态环境下对系统的误差特性进行了仿真。结果表明：与静态误差特性相比,系统的误差特性发生了较大的变化。     

基于MPF的惯性导航系统快速对准技术

针对目前应用于惯性导航系统初始对准中的扩展卡尔曼滤波存在对准精度低、时间长的缺点,提出一种基于模型预测滤波的快速对准技术。该方法将惯性器件测量误差视为模型误差使用MPF进行实时预测,并以此来修正惯性导航系统的平台误差角。这样,MPF不仅有效提高了平台误差角的估计精度,而且降低了系统状态变量的维数,大大缩短了初始对准时间。仿真结果表明,MPF在平台对准精度和快速性方面均明显优于EKF,初时对准时间仅是EKF的10%,而对准精度却高于EKF。     

基于Sage-husa自适应滤波算法的AUV组合导航系统设计

文中针对水下自主航行器提出了一种新型的基于捷联惯导(SINS)和GPS的组合导航系统设计方案。该方案以捷联惯导作为主系统,同时利用GPS重调捷联惯导系统,建立了该组合导航系统的卡尔曼滤波模型,设计了输出校正间接法的卡尔曼滤波算法和Sage-husa自适应卡尔曼滤波算法。仿真结果表明由于GPS位置和速度信息的引入,一定程度上克服了捷联惯导系统误差状态发散现象,提高了导航精度。同时通过两种算法的对比,Sage-husa自适应卡尔曼滤波算法则具有更高的滤波精度和稳定性,能够更好的满足长时间远距离导航的要求。     

基于 STM32 + ucGUI 的北斗导航定位系统设计

针对当前手持嵌入式产品在导航定位功能实现上存在的局限性,本文提出基于STM32+ucGUI构架的北斗导航定位终端。利用UM220北斗接收模块实现了导航信息的获取,利用STM32的中断处理功能完成信息的处理;为了简便完美地完成人机界面设计,在硬件平台上移植了ucGUI;利用ucGUI的动态设备对象接口,高效地实现了电子罗盘界面设计。实验结果表明,系统冷启动时的定位时间小于2min,热启动时的定位时间小于1min,经度纬度不受运动速度影响,误差小于3m。工程实践表明该系统应用效果良好,具有一定的实际应用价值。     

惯导自动检测设备平台模拟器的研制

为了提高系统检测的覆盖率及故障隔离定位率,进行了惯导平台模拟器的设计。该模拟器采用组合式结构,利用数字程控技术,以DS1666程控数字电位计为核心,惯导平台模拟负载和惯导平台信号独立控制,实现了惯导测试中惯导平台模拟器与实际惯导平台的可互换使用。