卡尔曼滤波算法在MEMS热式风速风向传感器中的应用

针对MEMS热式风速风向传感器在实际使用过程中因噪声问题导致输出不稳定的现象,本文首次采用了卡尔曼(Kalman)滤波算法对本征白噪声进行滤波处理,从而优化传感器的输出性能.本文分别通过理论分析和仿真模拟证明了Kalman滤波算法的可行性.实验结果表明,通过调节相关参数,Kalman滤波算法在滤波效果、响应速度及误差上均优于传统的加权滑动均值滤波算法.除此之外,在消耗较少资源的前提下,Kalman滤波算法可以有效减少本征白噪声的干扰,且调节空间较大,可以适应不同的应用需求.     

基于递推最小二乘法加速度计信息辅助的磁力计标定方法

由于MEMS磁力计自标定过程无法实现与MEMS加速度计间未对准误差的估计,提出一种利用加速度计矢量作为辅助信息,对磁力计的误差参数及磁力计与惯性单元间的未对准误差参数的一步估计方法。首先.对加速度计进行标定处理;然后,利用加速度计和磁力计间点积不变的性质,构造误差参数模型;最后通过递推最小二乘法完成对误差参数的迭代求解。通过仿真与实验对本文提出方法进行了验证,结果表明,本文提出方法估计出的磁力计误差参数的误差在10-4量级,标定后的磁力计与加速度计所在的惯性单元间的旋转角稳定在苏州磁倾角47.5°附近,完成了误差参数的一步估计。且迭代计算效率较高,相比于最小二乘法计算速度,在5秒钟左右就完成了对误差参数的估计,更适用于现场标定。     

微米纳米会议投稿------带有保险锁的MEMS安保装置设计与性能测试

安全保险装置是在引信安全系统中起隔爆和解保作用的装置,是安全系统的核心部件。本文设计了一种带有保险锁的MEMS安保机构,该安保装置利用后坐力及离心力解除保险,实验证明在后坐力大于2.6万g,离心转速大于18000转/分钟时装置可正常实现解除安保功能。     

基于小波变换的抑制复位噪声技术研究

分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器在复位时,调制相位漂移对光纤陀螺系统特性的影响;紧接着测试了高精度光纤陀螺的毫秒输出,有一个和阶梯波复位同频的噪声,该噪声由Y波导的复位引起;为了实现对复位噪声的抑制,设计了一种基于FPGA的小波滤波方法;选取合适的小波基和分解层数;使用Verilog HDL编程语言实现小波滤波器在光纤陀螺闭环程序中的嵌套;通过实验比较,小波滤波具有明显的抑制复位噪声的效果,证明了小波滤波方案的有效性。     

基于六轴MEMS器件姿态测量系统

为了解决噪声和漂移等原因造成的误差不断累积的问题,针对陀螺仪的静态性能以及加速度计的动态性能,提出了一种利用六轴MEMS器件对照相机三脚架的稳定测量系统,介绍了MEMS器件的工作原理,介绍硬件系统和软件系统,完成了基于ADXR450陀螺仪和ADXL355加速度计的检测硬件系统设计,通过传感器获取角速度加速度信息,采用不同的滤波方式对输出结果进行了分析,比较卡尔曼滤波和一阶RC数字滤波;经比较,卡尔曼滤波实时性更好,一阶RC滤波动态响应更好;实验证明,系统静态下更适用于一阶滤波,计算出姿态测量角度误差在0.104°以内,得到理想的姿态信息,能有效地提高检测目标姿态的精度。     

一种圆环结构MEMS谐振器设计

本文设计了一种圆环结构的高Q值MEMS压电谐振器,这种结构的谐振器可在单片RF系统上生产,减少能量损耗,提高Q值,而且不同频率的压电微谐振器的阵列的批量制造在单个芯片上,对其原理进行了分析,仿真,并做出实物进行测试,谐振频率在97.4MHz,Q值达到6499.15。     

多MEMS监测系统温度补偿及在猴子岩大坝应用

多MEMS监测系统是高面板堆石坝安全监测的新技术。在实际监测中,由于运行管道内外存在温差,会使MEMS陀螺仪产生温度漂移,影响测量结果的精确度。为了抑制温度漂移对陀螺仪输出结果的影响,通过室内温度特性试验总结出MEMS陀螺仪的温度漂移规律,在此基础上,建立了基于回归理论的最小二乘法多项式温度补偿模型与一阶马氏链温度补偿模型,在猴子岩面板堆石坝的应用结果表明:两种方法均能有效降低陀螺仪的零偏误差,马氏链模型补偿效果优于多项式拟合模型的,精确度更高,能更好反映面板挠度和堆石体沉降的变形情况,可为大坝运行安全评价提供可靠依据。     

半球型动压气体轴承陀螺电机设计及性能测试

针对高精度三浮陀螺用半球型动压气体轴承陀螺电机的启停寿命问题,对半球型动压气体轴承的设计理论以及保证轴承在电机工况下能可靠启停的一些关键技术进行研究.其中轴承间隙和螺旋槽结构参数是影响轴承可靠启停以及其力学性能的关键因素,将螺旋槽结构参数作为变量,通过改变变量参数来分析轴承力学指标的变化趋势,得出螺旋槽各关键参数与轴承刚度的关系曲线;通过有限元法仿真分析并校核了电机在工况下轴承的稳定性,证明了轴承间隙参数设计合理.在此基础上研制了半球型动压气体轴承陀螺电机样机,并进行专项的电机启停寿命试验,启停次数满足陀螺不少于3 000次指标要求,满足高精度三浮陀螺的使用要求.     

电子通信产业中MEMS技术的应用

在当今经济社会高速发展的前提下,电子通信产业作为新型的高新技术产业在我国国民经济中占有重要的比重,成为衡量一个国家高新技术发展水平的重要标志.MEMS技术融合了微型执行器、微型机械以及控制电路等技术系统,是电子通信系统中的基础技术类型之一.本文基于现实的角度对电子通信产业中MEMS技术进行了系统的研究和分析,希望对我国电子信息产业的发展有一定的指导意义.     

基于强跟踪卡尔曼滤波的陀螺信号处理

针对陀螺传感器测量精度低,严重影响航空光电稳定平台视轴稳定精度的问题,设计了强跟踪卡尔曼滤波器。根据时间序列分析法的基本原理,对经过预处理的陀螺原始量测数据进行AR模型建模,根据该AR模型采用状态空间法设计卡尔曼滤波器,同时为了增强系统的鲁棒性,引入强跟踪算法对卡尔曼滤波中的状态预测方差进行实时调整,构造了强跟踪卡尔曼滤波器。阐述了该算法的理论、原理,并且在某型航空光电稳定平台上进行试验验证。试验结果表明:强跟踪卡尔曼滤波器输出信号的方差减少了44.1%,分散程度降低,同时,相较于巴特沃斯滤波器,最大超调量减少13%,上升时间缩短了3ms,调整时间缩短了37.5ms,使平台具有良好的动态性能。研究表明,强跟踪卡尔曼滤波器可以提高航空光电稳定平台的精度,有较高的实用价值。