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基于IQPSO-EKF的多传感器融合姿态测量方法研究 被引量:1
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作者 胡启国 王磊 +1 位作者 马鉴望 任渝荣 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第2期353-363,共11页
为解决自动化竖井掘进设备的定位调姿精度对竖井、孔桩挖掘效率与质量的影响,提出了一种基于改进量子粒子群(IQPSO)-扩展卡尔曼滤波(EKF)的姿态测量算法,以提高微机电系统(MEMS)传感器测量精度。首先,对MEMS传感器数据进行了预处理(除... 为解决自动化竖井掘进设备的定位调姿精度对竖井、孔桩挖掘效率与质量的影响,提出了一种基于改进量子粒子群(IQPSO)-扩展卡尔曼滤波(EKF)的姿态测量算法,以提高微机电系统(MEMS)传感器测量精度。首先,对MEMS传感器数据进行了预处理(除噪、滤波、校准等);然后,参考现有飞行器的坐标系,建立了姿态解算模型,通过姿态角数学模型及运动学分析,构建了EFK状态方程,针对EKF方法参数估计不准确的问题,以分段混沌映射优化初始种群,引入平均位置最优值来避免陷入局部最优的IQPSO-EFK算法,优化EKF的系统、测量噪声的协方差参数;最后,对改进算法和三组姿态误差估计进行了对比实验。研究结果表明:对比三种典型目标函数,IQPSO-EFK相较于普通粒子群算法(QPSO-EFK)具有更强的寻优能力与收敛精度;对比三组旋转速度姿态测量误差,基于IQPSO-EKF算法的姿态测量方法在测量误差时比真实测量误差减少了约86.3%,比扩展卡尔曼滤波减少了约68.7%,比普通粒子群算法减少了约28.2%,证明该算法有效地提高了MEMS传感器测量精度。 展开更多
关键词 竖井掘进 角度测量仪器 姿态测量 微机电系统传感器 多传感器融合 改进量子粒子群-扩展卡尔曼滤波
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基于霍尔传感器阵列的电流测量系统 被引量:18
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作者 项琼 岳长喜 +3 位作者 胡琛 朱凯 龚慧 王欢 《电测与仪表》 北大核心 2017年第23期105-110,共6页
集磁环的存在导致开环式和闭环式霍尔效应传感器存在磁饱和现象。一种由多个霍尔元件构成圆形阵列方式的传感器阵列电流测量系统,通过测量一次导线产生的磁场计算得到被测电流数值克服了这一现象。首先建立霍尔传感器阵列数学模型,分析... 集磁环的存在导致开环式和闭环式霍尔效应传感器存在磁饱和现象。一种由多个霍尔元件构成圆形阵列方式的传感器阵列电流测量系统,通过测量一次导线产生的磁场计算得到被测电流数值克服了这一现象。首先建立霍尔传感器阵列数学模型,分析霍尔元件数量、载流体偏心引入的误差变化,然后设计加权增益调整电路、移相电路和基于电压反馈的功率放大电路,用于实现大功率信号输出,最后根据试验结果证明,所设计的电流测量系统整体准确度达到0.2级水平。该电流测量系统包含16个霍尔元件,检测电流变比为600 A/5 A,系统功耗仅0.4 W。 展开更多
关键词 霍尔传感器 阵列 电流 测量系统 偏心
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数字式温度传感器与分布式温度测量系统 被引量:26
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作者 王广志 吴颖 黄志光 《传感技术学报》 CAS CSCD 2001年第1期26-32,共7页
介绍了新型数字式温度传感器的原理 ,性能和接口技术 ,并对数字温度传感器在分布式温度监控系统中应用问题 ,如现场总线和数据通讯网络技术等进行了描述 。
关键词 温度测量系统 数字式传感器 现场总线 温度传感器
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基于电涡流传感器的微位移测量系统的设计 被引量:17
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作者 荣锋 韩信 郭翠娟 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第9期12-18,共7页
针对金属物体微位移测量困难的问题,设计了一种基于电涡流原理的位移测量系统。文中使用一种新型桥式结构设计了系统的硬件电路,完成金属物体的位移量到电压量的转换;使用软件拟合的方法对传感器信号进行非线性补偿和温度补偿,提高传感... 针对金属物体微位移测量困难的问题,设计了一种基于电涡流原理的位移测量系统。文中使用一种新型桥式结构设计了系统的硬件电路,完成金属物体的位移量到电压量的转换;使用软件拟合的方法对传感器信号进行非线性补偿和温度补偿,提高传感器的测量精度以及稳定性。测试结果表明,在0~2 mm量程范围内电涡流传感器位移测量系统的线性度小于0.75%,最小仅有0.25%,满足金属物体微位移测量的要求。 展开更多
关键词 位移传感器 测量系统 系统补偿 非线性误差
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多传感器测量系统的联合标定 被引量:8
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作者 李醒飞 姚旺 +2 位作者 赵新华 谭文斌 王星 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2877-2883,共7页
将坐标测量机与单目视觉测量系统组合起来,提出了一种触发式测头与视觉测头联合标定的方法。选用内孔径为4mm的光面环规作为标定件,并利用转台、精密滑台配合视觉系统进行环规成像面的调整;然后,利用视觉测量系统提取环规内孔圆心图像坐... 将坐标测量机与单目视觉测量系统组合起来,提出了一种触发式测头与视觉测头联合标定的方法。选用内孔径为4mm的光面环规作为标定件,并利用转台、精密滑台配合视觉系统进行环规成像面的调整;然后,利用视觉测量系统提取环规内孔圆心图像坐标,包括设置图像的感兴趣区(ROI)、二值化、形态学去噪、亚像素边缘检测和利用最小二乘法提取圆心的图像坐标。通过拟合内孔圆柱面找到轴线,并利用接触传感系统提取相同位置圆心仪器坐标下坐标;最后,采用最小二乘法求解相关方程,完成联合标定。试验验证显示,该标定方法的标定精度高于6μm,优于已有的标定方法,能够满足测量系统联合测量的精度需要。 展开更多
关键词 单目视觉测量系统 触发式测头 多传感器 联合标定 坐标测量
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磁传感器阵列测量大电流实验系统 被引量:10
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作者 张自驰 张国钢 +2 位作者 耿英三 王建华 张溪 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2007年第18期77-81,共5页
电力系统中现有的大电流测量设备往往存在体积大、测量范围窄、绝缘困难等缺陷,故提出了使用磁传感器阵列测量交直流大电流的思路,该测量方法具有体积小、成本低、非接触测量、交直流通用、可数字化输出等优点。为了分析在实际系统中影... 电力系统中现有的大电流测量设备往往存在体积大、测量范围窄、绝缘困难等缺陷,故提出了使用磁传感器阵列测量交直流大电流的思路,该测量方法具有体积小、成本低、非接触测量、交直流通用、可数字化输出等优点。为了分析在实际系统中影响该方法测量精度的若干因素,利用基于离散傅里叶变换(DFT)的多相大电流测量算法,设计了大电流实验测量装置,并使用该装置进行了一系列不同母排形状的测量实验,并对各测量环节产生的误差来源进行了理论分析。实验结果验证了本测量方法的有效性。 展开更多
关键词 大电流测量 离散傅里叶变换 传感器阵列 实验系统 电力系统
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多个线结构光传感器三维测量系统的校准 被引量:15
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作者 张启灿 苏显渝 邹小平 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期225-227,232,共4页
提出了一种3个激光线结构光传感器测量系统的校准方法。该方法避免了对测量系统结构参数的繁琐标定,只需对特殊设计的模块进行一次测量就能得到系统的校准参数,从而快速有效地实现CCD像面坐标向世界空间坐标的转换。实验证明,在100mm测... 提出了一种3个激光线结构光传感器测量系统的校准方法。该方法避免了对测量系统结构参数的繁琐标定,只需对特殊设计的模块进行一次测量就能得到系统的校准参数,从而快速有效地实现CCD像面坐标向世界空间坐标的转换。实验证明,在100mm测量范围内能获得0.05mm的空间定位精度,并能有效地抑止光源散斑噪声对激光三角法测量精度的影响。这一方法已经在多传感三维测量系统得到很好的应用。 展开更多
关键词 三维测量 线结构光传感器 系统校准 散斑
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基于DS18B20温度传感器的温度测量系统设计 被引量:41
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作者 张仲明 郭东伟 +1 位作者 吕巍 张立明 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2018年第5期76-79,88,共5页
设计了一种基于DS18B20温度传感器的温度测量系统,该系统由DS18B20温度传感器、STC89C516RD+单片机与LCM液晶显示屏组成。构建了实验电路图并实现了仿真实验。结果显示本系统的测量结果与温度计的实际测量结果基本吻合,符合预期仿真结果。
关键词 温度测量系统 DS18B20温度传感器 STC89C516RD+单片机
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基于IMEMS传感器的汽车运动姿态测量系统研究 被引量:11
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作者 刘军 何国国 +2 位作者 岳兴连 罗石 吴硕开 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2009年第11期12-15,共4页
针对传统的采用机械转子陀螺构成机械平台来测量汽车姿态方法的不足,研究开发了基于集成微机电系统(IMEMS)传感器的捷联式汽车运动姿态测量系统。该系统采用四元数法作为汽车运动姿态的解算方法,并由Kalm an滤波器完成对姿态角四元数估... 针对传统的采用机械转子陀螺构成机械平台来测量汽车姿态方法的不足,研究开发了基于集成微机电系统(IMEMS)传感器的捷联式汽车运动姿态测量系统。该系统采用四元数法作为汽车运动姿态的解算方法,并由Kalm an滤波器完成对姿态角四元数估计误差和加速度计及角速度陀螺信号的融合,得到汽车姿态角的最优估计值,阐述了该系统硬件构成和软件设计,并通过汽车道路试验对系统的可行性进行了验证。结果表明:此测量系统能够满足汽车运动姿态测量的精度要求,是确实可行的测量系统。 展开更多
关键词 IMEMS传感器 捷联式姿态测量系统 四元数 数据融合 汽车试验
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数字信号处理技术的激光传感器测量误差校准系统 被引量:8
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作者 周澄 许胜 +1 位作者 曹健 付焕森 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第11期41-46,共6页
为解决激光传感器测量误差校准过程中,存在的校准过程复杂以及校准精度低的缺陷,设计数字信号处理技术的激光传感器测量误差校准系统。系统包含两个激光传感器,由DSP数字信号处理器以及FPGA结合实现数据处理,数据采集卡由读数头、圆光... 为解决激光传感器测量误差校准过程中,存在的校准过程复杂以及校准精度低的缺陷,设计数字信号处理技术的激光传感器测量误差校准系统。系统包含两个激光传感器,由DSP数字信号处理器以及FPGA结合实现数据处理,数据采集卡由读数头、圆光栅以及细分盒实现数据采集,误差校准模块通过细分辨向计数功能以及高频滤波功能,对激光传感器测量误差校准的信号处理,通过平移矢量以及旋转矩阵建立优化的目标函数,实现激光传感器测量误差的全局校准。系统测试结果表明,所设计系统误差校准过程简单,不同测量角度时的误差校准标准差均低于0.7,校准精度高,加入高斯噪声情况下仍具有较高的误差校准性能。 展开更多
关键词 数字信号 处理技术 激光传感器 测量 误差 校准系统
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车载组合导航定位系统中传感器参数的实时校正 被引量:5
11
作者 张小国 王庆 万德钧 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2000年第6期32-33,共2页
文中通过组合航位推算、GPS定位信号和地图匹配算法 ,提出了用于车载组合导航系统传感器参数的实时校正算法。利用精确的电子地图道路和GPS/DR组合后定位轨迹的相似性进行地图匹配 ,从而修正传感器的参数 。
关键词 车载组合导航系统 参数校正 传感器 GPS
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多传感器信息融合技术及其在组合导航系统中的应用 被引量:10
12
作者 黄晓瑞 崔平远 崔祜涛 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2002年第2期107-110,共4页
针对组合导航系统在数据处理时存在的计算量大和故障数据相互污染的问题 ,提出了一种基于信息融合的导航参数最优估计滤波方法。文中首先介绍了信息融合的基本原理、关键技术以及常用方法 ,然后以INS/GPS组合为例 ,对组合导航系统的工... 针对组合导航系统在数据处理时存在的计算量大和故障数据相互污染的问题 ,提出了一种基于信息融合的导航参数最优估计滤波方法。文中首先介绍了信息融合的基本原理、关键技术以及常用方法 ,然后以INS/GPS组合为例 ,对组合导航系统的工作原理和模型建立进行了详细的分析 ,最后通过计算机仿真证明了该方法可提高导航系统的计算精度和速度 ,有较好的容错性和环境适应性 。 展开更多
关键词 传感器 组合导航系统 信息融合 卡尔曼滤波 工作原理 仿真 数据处理
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多传感器组合导航系统分层融合算法 被引量:9
13
作者 衣晓 何友 关欣 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期156-161,共6页
从信息融合角度来看 ,目前在组合导航系统中广泛应用的联合滤波算法属于两级式分布式融合结构。而分层融合结构作为多传感器信息融合的另一种重要的模式 ,在组合导航系统中应用尚未见报道。本文研究了多传感器组合导航系统的分层融合算... 从信息融合角度来看 ,目前在组合导航系统中广泛应用的联合滤波算法属于两级式分布式融合结构。而分层融合结构作为多传感器信息融合的另一种重要的模式 ,在组合导航系统中应用尚未见报道。本文研究了多传感器组合导航系统的分层融合算法 ,重点与联合滤波算法进行了比较。以定理的形式证明了在一定条件下分层融合算法与联合滤波算法的等价性问题。进而提出了分层融合算法的部分反馈模式。仿真结果表明 ,部分反馈模式的有序分层融合算法可有效地应用于多传感器组合导航系统。在相同的容错能力和计算复杂性下 。 展开更多
关键词 组合导航系统 多传感器信息融合 分层融合算法 联合滤波算法
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一种新型磁敏集成角度传感器及其测量系统 被引量:3
14
作者 赖宗声 蔡彦 +2 位作者 郑学军 贺德洪 郑筱莉 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2001年第1期28-30,共3页
研制了一种无触点的十字形两维集成垂直霍尔器件 ,它对平行于芯片表面的磁场敏感。当与被测转角θ的物件轴向相连的径向永久磁铁转动时 ,传感器给出了相对于被测角度的两种信号电压 ,通过接口电路和PC机组成的非接触式测量系统把信号转... 研制了一种无触点的十字形两维集成垂直霍尔器件 ,它对平行于芯片表面的磁场敏感。当与被测转角θ的物件轴向相连的径向永久磁铁转动时 ,传感器给出了相对于被测角度的两种信号电压 ,通过接口电路和PC机组成的非接触式测量系统把信号转换为转角θ。测试结果表明该角度传感器及其测量系统的测量精度在 0°~ 36 0°范围内可达± 展开更多
关键词 角度传感器 集成磁传感器 霍尔器件 角度测量系统 磁敏
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基于分布式光纤温度传感器测量系统 被引量:12
15
作者 赵育良 张青臣 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第4期33-36,共4页
分布式光纤测温传感器是一种用于实时测量空间温度分布的新兴技术 ,从其理论依据入手 ,全面介绍了该系统软硬件的实现过程 ,并讨论了实验结果及系统准确度。系统应用于航材仓库的温度监测 ,取得良好效果。
关键词 温度传感器 测量系统 光纤传感器
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基于加速度传感器的智能小车路况自动测量系统 被引量:6
16
作者 程斌杰 魏逢原 金孟加 《机电工程》 CAS 2012年第10期1163-1166,1194,共5页
针对路面平整度的自动测量问题,结合工程实际中路面勘测的需要,设计了一套智能小车系统,实现路面坡度的自动测量和预警。ADXL345加速度传感器用于测量三轴加速度,实现了路面坡度的自动获取;蓝牙模块用于在计算机和小车之间进行数据的传... 针对路面平整度的自动测量问题,结合工程实际中路面勘测的需要,设计了一套智能小车系统,实现路面坡度的自动测量和预警。ADXL345加速度传感器用于测量三轴加速度,实现了路面坡度的自动获取;蓝牙模块用于在计算机和小车之间进行数据的传送,实现了智能小车运动的远程控制以及计算机对坡度信号的接收;脉宽调制(PWM)方式用于对电机进行速度闭环控制,实现了智能小车测量路况时的低速运行;Matlab软件用于对坡度值的读取、处理以及绘图,实现了路面坡度坐标图和路面示意图的绘制,直观地反映了路况。通过判断所测坡度值与临界值的大小,实现了大坡度危险路况下的自动预警。研究结果表明,该智能小车路况测量系统能满足实际路况的自动检测、低速运行、示意路面总体状况和预警等功能的要求。 展开更多
关键词 加速度传感器 智能小车 路况自动测量系统 ADXL345
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基于数字温度湿度传感器的温室多点测量系统设计 被引量:13
17
作者 樊建明 陈渊睿 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2007年第7期89-92,共4页
介绍了高集成度的温度湿度传感器SHT10的原理、接口电路和工作时序,结合其特点和现代化温室测量系统的具体需要进行了详细的讨论,确定了温室多点测量系统的设计方案,并进一步从软硬件上设计了适合现代化温室应用的温度、湿度多点测量系... 介绍了高集成度的温度湿度传感器SHT10的原理、接口电路和工作时序,结合其特点和现代化温室测量系统的具体需要进行了详细的讨论,确定了温室多点测量系统的设计方案,并进一步从软硬件上设计了适合现代化温室应用的温度、湿度多点测量系统,且编写了PC机终端的数据观测和测量点选择控制的界面,为温室集中管理提供了条件。 展开更多
关键词 温室多点测量系统 单片机 数字温度 湿度传感器
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基于组合测量方式的新型磁场式时栅位移传感器 被引量:4
18
作者 陈自然 张桁潇 +2 位作者 刘小康 陈鸿友 余海游 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期107-115,共9页
针对数字化精密机械加工装备和测量仪器中的关键功能部件——位移传感器测量精度过分依赖高精度加工的难题,提出基于组合测量方式的新型位移传感新方法。利用在平面上均匀分布的激励绕组产生交变磁场,构建运动参考系,建立位移和时间基... 针对数字化精密机械加工装备和测量仪器中的关键功能部件——位移传感器测量精度过分依赖高精度加工的难题,提出基于组合测量方式的新型位移传感新方法。利用在平面上均匀分布的激励绕组产生交变磁场,构建运动参考系,建立位移和时间基准之间的映射关系。通过控制感应绕组的形状实现磁场精确约束,从原理上抑制谐波误差。采用差分排布的感应绕组式及组合测量方式增强抗干扰性,提高位移测量精度。通过电磁仿真验证,进行测量误差分析,优化结构参数。研制了传感器样机并进行实验验证,结果表明在144 mm测量范围内,测量误差为±2.25μm,分辨力为0.15μm。不同于传统高精度位移传感器严重依赖高精度光刻制造加工,此方法通过对磁场的精确约束和传感原理创新实现精密位移测量,具有结构简单,成本低等优势具有重要学术和工程应用价值。 展开更多
关键词 直线位移 组合测量 时栅传感器 交变磁场
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光纤传感器在微机电系统振动测量中的应用 被引量:3
19
作者 李鸣明 王昭 +1 位作者 贾书海 谭玉山 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期438-441,共4页
本文介绍的光纤传感器根据 Michelson干涉仪的原理 ,通过测量相干光的干涉条纹的移动来测量反射面的位移 .同时 ,利用宽带光源 ,采用相位跟踪技术测量极微小的位移和位移的方向 .从而 ,既能测量 nm级极微小的振动 ,也能测量 mm级的振动 ... 本文介绍的光纤传感器根据 Michelson干涉仪的原理 ,通过测量相干光的干涉条纹的移动来测量反射面的位移 .同时 ,利用宽带光源 ,采用相位跟踪技术测量极微小的位移和位移的方向 .从而 ,既能测量 nm级极微小的振动 ,也能测量 mm级的振动 .为了适应高频振动的测量 ,引入 DSP充当数据处理系统的核心 ,提高处理速度 .该光纤传感器设计巧妙 ,精度高 。 展开更多
关键词 相位跟踪 光纤传感器 微机电系统 Michelson干涉仪 宽带光源干涉 振动测量
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多传感器多尺度融合估计在组合导航系统中的应用 被引量:7
20
作者 周雪梅 吴简彤 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2005年第2期41-44,共4页
基于某一给定尺度上的动态系统和不同尺度上的观测系统建立了多传感器的多尺度融合估计模型及算法,并将此算法应用于GPS/INS 组合导航系统中,获得了比仅在单一尺度上进行估计更好的结果,有效地提高了组合导航系统的精度。
关键词 多传感器 多尺度 GPS/INS组合导航系统 融合估计 应用 估计模型 系统建立 动态系统 算法
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