自主姿态测量算法研究

航姿系统一般不实时计算速度和位置信息,无法补偿地球自转和表观运动引起的分量误差,同时陀螺漂移较大,载体长时间持续机动时,出现姿态精度不高,甚至发散的问题。提出了一种基于卡尔曼滤波的姿态融合算法,将等效陀螺漂移列入系统状态,利用卡尔曼滤波的新息对运动状态进行判别,在一定条件下,用加速度计的输出作为量测量进行卡尔曼滤波的量测更新过程。实验结果表明,所提出的姿态融合算法考虑了陀螺漂移,能提高载体长时间机动时的姿态精度。     

一种捷联姿态航向参考系统信息融合算法应用

小型无人直升机通常在特定的环境下进行工作,因此需要对其运动时的姿态进行控制。控制系统所需要的姿态信息通过各种惯性测量仪器得到原始数据。依据这些原始数据设计适当的信息融合算法可以构建高精度的姿态航向参考系统,从而满足控制系统的要求。该算法已应用于小型无人直升机的姿态控制中。     

无位置输入的姿态航向算法研究

针对姿态航向参考系统中出现的无法装订初始位置信息,不能实时计算飞行器位置信息,引起的地球自转角分量误差无法补偿问题,提出了将速度和姿态误差方程中有关位置项进行简化的方法.简化后的姿态误差方程所造成的误差等效为陀螺漂移的思想,从理论上分析了简化算法因无法补偿位置项和地球自转角分量而造成的误差,设计了基于姿态角的内阻尼卡尔曼滤波器,估计陀螺漂移,修正姿态误差.实验结果表明,对于漂移为10 (°)/h的光纤陀螺构建的系统,修正后姿态精度优于0.3°,航向精度优于1°.     

基于卡尔曼滤波器的姿态角测量系统设计

针对动态环境下载体的姿态测量,以无人机的航姿测量系统小型化为背景,给出了一种采用MEMS惯性器件构成的姿态角测量系统。系统采用新型32位ARM Cortex-M3内核微控制器STM32F103ZET6作为控制处理单元,传感器采用ADXL345加速度计、L3G4200D陀螺仪和HMC5883磁阻传感器。对于MEMS器件精度低,数据易发散的问题,采用卡尔曼滤波器实时将加速度计、陀螺仪和磁强计的数据进行融合,计算负担小,实时性好。实验结果表明,该姿态测量系统在静态和动态环境下都能够较好的完成载体姿态测量的任务。     

Adaptive filter for a miniature MEMS based attitude and heading reference system

Attitude determination is often required in space-craft,aircraft,marine vessel,land vehicle,and mis-siles.These wide applications derive fromthe importantrole of determining attitude angles,which are the mainnavigation parameters that define the system's orienta-tion relative to a certain frame.For example,if the ac-celeration is measured in the body frame,but must becorrected for gravity in the local geodetic frame,a rota-tion fromthe body frame to the local geodetic frame willbe required.The…     

基于伪距的GPS/INS滤波算法设计及仿真

提出一种以伪距和伪距率作为观测量的GPS/INS组合导航算法,使其适用于嵌入式GPS/INS组合导航系统产品的开发.针对目前市面卜的AHRS(姿态航向参考系统)的输出数据特性,以及课题组开发的GPS接收机的输出数据特性,提出一种简单易行的卡尔曼滤波算法.将姿态四元数递推方程与ECEF系下的位置、速度递推方程分别进行卡尔曼滤波,然后将滤波后得到的结果按照WGS-84模型转换为地理位置和速度.Matlab仿真与嵌入式系统运行结果表明设计的组合系统结构简单,稳定性好.避免了传统GPS/INS组合导航算法,要求惯性传感器精度高,计算量大,耗费硬件资源多的问题.     

LPC1227的智能无线体感鼠标设计

系统采用LPC1227处理器对陀螺仪、加速度计的六轴数据进行实时采集,将采集到的数据通过FIFO滤波器进行低通滤波,然后利用三轴扩展卡尔曼滤波算法对六轴的数据噪声进行滤波和实时估计,并且利用四元数的解算得到人体手部的最优姿态.最后通过无线的方式发送到接收端,再通过USB协议发送到电脑端,使光标随着人手部的移动而移动,从而电脑执行相应的操作.     

基于微惯性全姿态测量的人体运动捕捉系统研究

人体运动捕捉系统一般采用光学方法,研究基于微惯性技术构成人体运动捕捉系统,克服了传统方法受场地和易受遮挡等局限性.根据人体运动捕捉系统的特点,采用基于四元数解算的卡尔曼滤波信息融合方法构成微惯性测量装置,解决了全姿态测量问题;提出了分组组网的方法,解决了多传感器通讯问题;同时还系统地阐述了这个系统的实现方法;测试和实验的结果表明,实现的人体运动捕捉系统工作稳定可靠,具有一定的实际参考价值.     

基于DSP/FPGA的光纤捷联航姿系统设计

为适应现在航空设备向小型化、低功耗方向发展,设计了一种基于DSP+FPGA的高速、多通道的捷联航姿系统;主要描述了系统的硬件电路设计,采用FPGA完成各传感器的数据采集及控制;采用了高性能的浮点型DSP为内核,用于航姿解算数据高速处理;将FPGA映射到DSP EMIF的一段地址上进行数据交互;FPGA设计采用VHDL语言描述,DSP程序采用了C语言程序和汇编程序编制,设计可重构性强,升级容易,移植性好;跑车试验证明系统高速可行,俯仰角和横滚角误差在0.05°以内,航向角误差为小于0.5°,精度达到了设计的要求。     

基于ARM的微型航姿参考系统设计与实现

针对微小型无人飞行器的控制需要精度高、体积小、功耗低的姿态信息模块,介绍了一种基于MEMS器件与ARM控制器的微型航向姿态参考系统（AHRS）,包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和气压高度计,采用四元数法进行姿态解算并给出了磁航向校正的方法,采用LabWindows/CVI开发了上位机界面,能够完成对其输出信号进行实时显示,实际测试中达到较为满意的效果。