基于MEMS传感器的车载微惯性测量单元设计

为了感知汽车姿态,利用MEMS传感器自主设计了一种车载微惯性测量单元(MIMU),详细介绍了三轴MEMS加速度计、三轴MEMS陀螺和正六面体的设计。该单元具有成本低、精度高、体积小,且便于标定等优点,可以方便地运用到汽车姿态实时监测系统中。给出了单元的标定方法,分析了其误差来源,建立误差模型以及自主设计了标定系统。实验结果表明:该单元能有效地消除信号干扰,具有满意的精度要求,可对运用该单元进行汽车姿态监测等提供理论研究与工程应用参考。     

一种小型惯性测量单元的精确标定技术

研究了一种基于MEMS陀螺和加速度计的惯性测量单元(IMU)的系统标定技术,建立了陀螺和加速度计的温度漂移和非线性误差模型,采用逐步线性回归法对以上模型进行了简化,并设计了补偿算法;实时补偿效果表明,在-40℃~60℃的温度变化范围内,惯性测量单元的零位偏值、偏值稳定性和非线性度都达到较高精度,这种误差标定方法可有效解决MEMS-IMU惯性器件误差的标定与补偿问题。     

基于微惯性测量单元的人体动作检测系统设计

提出了一种新型虚拟训练软件输入设备,以解决目前虚拟训练软件常用的输入设备逼真度不足的问题;系统将微惯性测量原理应用于人体姿态检测,选用微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)器件构建微惯性测量单元(Micro Inertial Measurement Unit,MIMU)作为人体训练动作的硬件采集设备;采用VC++设计上位机系统软件完成人体动作检测与识别,系统软件通过软件接口驱动虚拟训练软件;通过原理样机测试,系统运行稳定可靠,解算精度在3°以内,该研究拓展了MEMS器件的应用领域,极大增强了虚拟训练的真实感和训练效果。     

一种微惯性测量单元标定补偿方法

在介绍微惯性测量单元组成与结构的基础上,根据MEMS惯性器件的输出特性,建立了微惯性测量单元中加速度计和陀螺仪的数学标定模型,提出并推导了一种适用于微惯性测量单元的标定方法,该方法可以得到微惯性测量单元中惯性传感器的零位、标度因数、安装误差系数及g值敏感项等33个参数;然后,具体介绍了通过加速度计重力场静态翻滚试验和陀螺仪恒角速率试验对MIMU中参数标定的方法和步骤,并对实验室自研的MIMU进行了标定;最后利用得到的标定参数对测试结果进行了误差分析与补偿;实验结果表明,该方法使MIMU的测量精度提高了1～2个数量级,能够满足姿态解算及导航计算的精度要求。     

微惯性测量单元设计及其误差补偿模型的研究

针对微惯性测量单元(MIMU)小体积、低功耗、低成本、高实时性的应用需求,设计了一种基于ARM和MEMS惯性器件的MIMU系统,并根据实验中得到的惯性器件的误差特性建立了一种惯性器件误差补偿模型,然后在硬件系统上进行了实验验证.利用该模型对惯性器件测量结果进行修正,可以有效抑制误差,提高MIMU的测量精度.整个系统能满足使用精度要求.     

基于微惯性测量单元的导航系统研究

随着半导体行业的发展,微机电系统(MEMS)的使用越来越广泛,已经开始进入消费电子市场.MEMS带来的操作、功耗和尺寸上的革命性变革是其成功进入消费类电子市场的关键.ADIS16350就是一个完整的三轴陀螺和三轴加速度计组成的惯性感应系统.该传感器包含AD公司微机械和混合信息处理技术,是一个高度集成的解决方案,提供校准后的数字惯性感应.本文就是在此基础上设计的一个导航系统,该系统不仅可以应用在航模上做导航控制,还可以往其他姿态测量、运动控制与稳定方向发展.     

MEMS传感器的惯性测量模块的设计与初始校准

设计了一种基于微机电系统(MEMS)传感器的惯性测量模块,它包括三轴加速度计、三轴陀螺和三轴磁阻传感器。这种惯性测量模块具有体积小、功耗低、成本低的优点,可以方便地用在微小机器人定位系统以及空中机器人控制系统中。详细分析了模块的误差来源,提出了模块中三轴加速度计的非正交误差模型。并运用基于Newton迭代的方法实现了一种自动初始校准算法。实验结果表明:这种自动初始校准算法可以有效地消除该模块的固定偏差、比例误差和非正交误差。     

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。     

飞行仿真环境中惯性测量单元建模

准确的惯性测量单元(IMU)模型对飞行仿真至关重要,模型的准确性直接影响仿真试验的可靠性.为了在飞行仿真试验中能够提供有效的角速度和线加速度数据,需要建立准确的惯性测量单元仿真模型.在推导陀螺和加速度计数学模型的基础上,提出了建立陀螺及加速度计的仿真模型方法.为提高模型准确性,考虑了IMU误差影响.通过模拟AD公司的M...     

基于神经网络的惯性测量单元误差标定

针对惯性测鼍单元非线性误差的标定问题,为保证导航精度,设计了多层前向神经网络的补偿模型.神经网络算法具有良好逼近非线性函数的能力,适合于非线性系统的建模.采用BP神经网络为主要逼近手段,对惯性测量单元的非线性误差函数进行精确逼近,弥补了常规建模方法的不足.将算法应用到某型MEMS惯性测量单元的非线性误差建模中,进行了仿真验证.结果表明,BP神经网络对原始信号的逼近误差在工程应用允许范围内,较传统的的最小二乘法建模方法有了显著的提高,保证有效地解决某型MEMS惯性测量单元误差大的问题.     

MIMU系统设计及MEMS陀螺仪温度漂移补偿

针对温度对MEMS陀螺仪的零偏影响较大的问题,以LCG50型陀螺仪为试验对象,通过温度试验拟合出零偏、温度测量值与时间的函数关系,并利用拉格朗日插值法建立了全温度范围内陀螺仪零偏的温度补偿模型,同时进行了MIMU系统DSP温度补偿程序设计。实验结果表明,利用此温度补偿模型可有效地抑制陀螺仪零偏,提高惯性测量单元的测量精度,具有很好的实用价值。     

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.     

基于MIMU/GPS的组合导航计算机设计

为满足MIMU/GPS组合导航系统微型化、高精度的要求,以TI公司TMS320VC33型浮点DSP器件为CPU,Altera公司的Cyclone系列EPlC6Q24017型号FPGA为外设扩展器件,设计了一种实时性好、精度高、体积小,外设配置灵活的组合导航计算机系统;采用浮点放大器和FPGA实现了MIMU的高速、高精度数据采集;采用单片机控制接收,判断和校验GPS-OEM板异步串口输出的报文;各处理器之间通过双端口RAM共享数据,从而实现了分布式控制.     

基于AR模型的MEMS陀螺误差补偿方法研究

针对MEMS(Microelectro Mechanical Systems）陀螺具有成本低、体积小但误差较大的问题,探讨MEMS陀螺的误差补偿方法。基于AR模型方法,采集MEMS陀螺原始信号,对原始信号进行预处理,利用预处理后的数据建立陀螺的AR(Auto Regressive)模型,辨识出模型参数。利用该模型对陀螺信号进行误差补偿,计算出陀螺的较精确值。通过对某MEMS陀螺误差补偿的静态和动态试验表明,提出的方法能够有效地减小误差,提高陀螺的测量精度。     

面向三维实体建模的MEMS设计方法

根据"所见即所得"的设计理念,提出了一种面向三维实体建模的MEMS设计方法,实现了从三维实体到系统级模型或工艺版图的设计流程,使设计者可以首先直接建立器件的三维实体模型,在完成有限元分析后,可以通过组件映射和宏模型提取的方式获得系统级模型,再通过自动版图转换得到相应的工艺版图.此设计方法可以提高设计效率,并且保证了模型...     

基于MEMS传感器的三维鼠标设计与实现

许多应用场合如床上、长途汽车座位上没有桌面存在,此时传统的光电鼠标就不方便应用。针对该问题,提出一种基于微机电系统惯性传感器的鼠标设计方法,利用传感器倾斜角和方位角测量特性控制鼠标在三维空间中自由运动,并在Windows平台上做了测试。结果表明,该设计方法可以部分消除噪声对MEMS加速度传感器测量值的影响,从而提高测量准确性。     

基于MEMS器件的姿态航向参考系统设计及应用

在小型无人直升机的控制中,需要有高精度的运动测量信息作为导航状态输入,通常这些小型直升机因需要在特定的情况下工作而往往体积较小,因而也对导航设备提出了高精度、低功耗、微型化、低成本等多方面的苛刻要求.介绍一种基于MEMS器件的小型姿态航向参考系统的设计及实现,该系统已应用于小型无人直升机的导航控制中.     

基于MEMS和GPS的驾驶行为和车辆状态监测系统设计

为了适应智能车辆辅助驾驶系统对驾驶和车辆状态监测的要求,利用MEMS惯性传感器自主设计了微惯性测量单元,并结合GPS设计了一种驾驶行为和车辆状态监测系统,实现对驾驶员操纵动作的感知、汽车6自由度运动状态参数和汽车运行车速的实时监测。介绍了MEMS传感器的选型,设计,安装和布置。实车道路实验结果表明:系统对驾驶员踩踏刹车踏板、离合器踏板和变换档位的操纵动作的感知效果较好,侧向加速度和方向盘转角的理论识别曲线与实车实验曲线在趋势上比较吻合。该系统为开发驾驶人员操纵动作自动识别系统提供理论基础和技术支持,也可为提高汽车行驶性和安全性提供重要的理论依据和工程应用指导。     

基于MEMS和MR传感器的嵌入式系统姿态测量

本文介绍了一种基于新型MEMS加速度计和MR(磁阻)传感器的嵌入式姿态测量系统.通过本系统,可以获得载体的三个姿态参数:基于地球磁场的方位角,基于地球重力场的俯仰角和横滚角.     

基于MEMS传感器的斜度测量系统设计

本文首先对系统设计中关键芯片MEMS双轴加速度传感器ADXL202E作了简介,然后详细的阐述了它在斜度测量中的应用,给出了斜度测量仪的设计方法.