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运动分类步频调节的微机电惯性测量单元室内行人航迹推算 被引量：18
1
作者 李若涵 张金艺 +2 位作者 徐德政 陈兴秀 徐秦乐 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期612-623,共12页
行人航迹推算(pedestrian dead reckoning,PDR)作为一种新兴的导航定位方法,因其不易受外界环境因素影响而受到广泛关注.针对室内行人航迹推算,采集并分析了微机电惯性测量单元(micro-electro-mechanical system-inertial measurement u... 行人航迹推算(pedestrian dead reckoning,PDR)作为一种新兴的导航定位方法,因其不易受外界环境因素影响而受到广泛关注.针对室内行人航迹推算,采集并分析了微机电惯性测量单元(micro-electro-mechanical system-inertial measurement unit,MEMS-IMU)数据,设计了运动分类的区间对称步频检测,并建立了步频调节的步长估计模型,最后提出了运动分类步频调节的MEMS-IMU室内行人航迹推算,从而实现较精准的定位.针对不同个体,对步频调节的步长估计模型进行个性化标定,以进一步提高室内行人航迹推算性能.验证结果表明:与传统峰值非线性方法相比,运动分类步频调节的MEMS-IMU室内行人航迹推算的定位误差降低了32.6%,使短距离室内行人航迹推算在无其他定位技术支持的情况下具有较高精度. 展开更多
关键词 室内行人航迹推算 微机电惯性测量单元 步频 步长 运动分类
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基于双微机电惯性测量单元的船用自主水平姿态估计算法 被引量：5
2
作者 顾元鑫 吴文启 +1 位作者 王茂松 郭航 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期724-732,共9页
针对船载自主水平姿态基准系统需求,提出了一种基于双微机电惯性测量单元的方案。其中一套固联船体,另一套为转位方式,以两套微机电惯性测量单元间相对速度、位置、姿态为观测约束,基于状态变换卡尔曼滤波实现不依靠外界辅助信息的自主... 针对船载自主水平姿态基准系统需求,提出了一种基于双微机电惯性测量单元的方案。其中一套固联船体,另一套为转位方式,以两套微机电惯性测量单元间相对速度、位置、姿态为观测约束,基于状态变换卡尔曼滤波实现不依靠外界辅助信息的自主式水平姿态测量算法,减弱了陀螺、加速度计零偏误差对水平姿态精度的影响。通过采用三轴角运动模拟转台进行了海况模拟实验验证。无舰船主惯导提供舰船运动信息情况下,虽然船的质心水平机动会影响水平姿态的绝对精度,但不会影响船上不同位置点之间的相对姿态测量精度;而当舰船上有高精度主惯导系统可提供速度参考时,即使有常值速度偏差和舒勒周期速度误差,仍可实现绝对姿态测量精度优于0.02°(1σ)。所提出的姿态测量方案可以在海况恶劣且无外界参考信息的情况下建立高性价比的全船统一姿态参考基准。 展开更多
关键词 微机电惯性测量单元 自主姿态测量 状态变换卡尔曼滤波 相对观测量
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重构小波阈值的微机电系统-惯性测量单元降噪处理 被引量：10
3
作者 王晓初 周思杰 +1 位作者 王义 张思华 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第20期8509-8514,共6页
针对随机误差对微机电系统-惯性测量单元(micro electro mechanical systems-inertial measurement unit,MEMS-IMU)输出数据精度的影响,利用离散小波变换可降噪的特点,对MEMS-IMU数据进行降噪处理。在小波降噪过程中,阈值的估计以及阈... 针对随机误差对微机电系统-惯性测量单元(micro electro mechanical systems-inertial measurement unit,MEMS-IMU)输出数据精度的影响,利用离散小波变换可降噪的特点,对MEMS-IMU数据进行降噪处理。在小波降噪过程中,阈值的估计以及阈值函数的选取直接关系到降噪的质量,构建一个新的阈值函数,通过调节阈值函数中的比例因子,解决传统多重小波分解重构在降噪方面的不足。实测数据的处理结果表明:在小波降噪过程中,新的阈值函数能够有效抑制MEMS-IMU中随机误差的影响,与传统小波降噪相比,新的阈值函数降噪后,信号具有更佳的平滑度,能够有效提高捷联惯性导航系统的定位定姿精度。 展开更多
关键词 微机电系统-惯性测量单元(MEMS-IMU) 离散小波变换 小波降噪 阈值函数
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制导弹药用微惯性测量单元结构设计 被引量：13
4
作者 李杰 刘俊 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期711-717,共7页
针对制导弹药空间狭窄和发射过载高的环境特点,提出了一种基于微机电系统(MEMS)惯性器件的嵌入式一体化抗高过载微惯性测量单元(MEMS-IMU)结构设计方法。在分析MEMS-IMU结构设计原则和要求基础上,设计加工了MEMS-IMU结构并研制了惯性测... 针对制导弹药空间狭窄和发射过载高的环境特点,提出了一种基于微机电系统(MEMS)惯性器件的嵌入式一体化抗高过载微惯性测量单元(MEMS-IMU)结构设计方法。在分析MEMS-IMU结构设计原则和要求基础上,设计加工了MEMS-IMU结构并研制了惯性测量系统。该MEMS-IMU通过合理利用空间,极大地减小了体积和重量,同时采用一次性嵌入式的设计与加工方法,以及特殊的灌封材料与工艺,显著提高了结构的抗高过载性能。有限元分析结果表明该结构力学性能良好,马歇特落锤试验和地面炮击试验结果也表明该结构可满足制导弹药对MEMS-IMU的小体积和抗高过载等要求。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 制导弹药 微机电惯性测量单元 结构设计 性能分析
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可穿戴式自主定位技术的零速触发算法研究 被引量：17
5
作者 李超 苏中 朱嘉林 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期627-632,共6页
所谓步态,即指人们在行走时躯干与腿的姿势,以及脚部接触地面时的状态。现如今,相关步态特征的应用技术已飞快地发展了起来。并在安全系统、人机交互、导航定位、医疗诊断等方面有了广泛的应用。而本文将提出一种利用三条件法将可穿戴式... 所谓步态,即指人们在行走时躯干与腿的姿势,以及脚部接触地面时的状态。现如今,相关步态特征的应用技术已飞快地发展了起来。并在安全系统、人机交互、导航定位、医疗诊断等方面有了广泛的应用。而本文将提出一种利用三条件法将可穿戴式MEMS IMU(Inertial Measurement Units)用来实现检测静止步态的技术,此技术可以在定位领域,将检测出的静止状态作为一种触发条件,为零速修正、地磁角度更新等静态校准技术服务,从而使得定位的实时性和精确性得以更好的保障。本文通过将IMU分别安置在人体的脚部,腰部和胸部进行静止步态的检测,最终通过测试数据的仿真得出结论:将IMU放在脚部的静态检测效果要远远好于其他两种情况。 展开更多
关键词 可穿戴式 微机电惯性测量单元 静止步态检测 定位零速修正触发
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基于小波变换的MIMU随机误差建模 被引量：7
6
作者 吴永亮 王田苗 梁建宏 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期660-664,共5页
微机电惯性传感器的输出具有噪声大、漂移强的特性,因此必须建立合理的随机误差模型,以便使用滤波算法进行补偿,减小其对系统精度的影响。本文使用艾伦方差分析法分析了ADI公司的MIMU——ADIS16355的静态输出信号,指出按照自相关特性,... 微机电惯性传感器的输出具有噪声大、漂移强的特性,因此必须建立合理的随机误差模型,以便使用滤波算法进行补偿,减小其对系统精度的影响。本文使用艾伦方差分析法分析了ADI公司的MIMU——ADIS16355的静态输出信号,指出按照自相关特性,可以将微机电惯性传感器的随机误差分为白噪声成份和有色噪声成份,并基于此提出了基于小波变换的噪声分离预处理和AR时间序列建模算法的微机电惯性传感器随机误差复合建模方法。使用该算法对ADI公司的微机电惯性测量单元ADIS16355进行了随机误差建模,得到了该MIMU的AR时间序列随机误差模型。仿真结果表明,相较于传统的一阶马尔科夫近似随机误差模型,基于小波变换的AR时间序列随机误差建模方法能够有效滤除白噪声对于时间序列分析建模的影响,获得精度更高的随机误差模型。 展开更多
关键词 微机电惯性测量单元 随机误差 小波变换 时间序列建模
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MIMU精度对GNSS/MINS组合导航系统性能影响仿真分析 被引量：3
7
作者 刘刚 郭美凤 +2 位作者 张嵘 彭卓 罗寿红 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期786-791,共6页
GNSS/MINS组合导航系统具有全天候、高动态、误差不随时间累积、连续高速输出导航参数的优点,但目前高精度MEMS IMU价格太高,限制了GNSS/MINS组合导航系统的应用范围。使用低精度MIMU辅助GNSS,容易导致GNSS基带跟踪环路失锁。为了找出M... GNSS/MINS组合导航系统具有全天候、高动态、误差不随时间累积、连续高速输出导航参数的优点,但目前高精度MEMS IMU价格太高,限制了GNSS/MINS组合导航系统的应用范围。使用低精度MIMU辅助GNSS,容易导致GNSS基带跟踪环路失锁。为了找出MIMU精度与GNSS基带跟踪环路稳定性之间的关系,通过航迹发生器产生不同精度MIMU输出数据,通过GNSS模拟器产生GNSS中频数据,仿真测试不同精度MIMU辅助下GNSS基带跟踪环路稳定性。仿真结果表明,用于GNSS/MINS标量深组合导航系统的MIMU陀螺零偏稳定性应优于570(°)/h,加速度计零偏稳定性应优于19 mg,如果MIMU精度低于如上指标,则只能进行松组合或者紧组合,该结果具有工程指导意义。 展开更多
关键词 微机电惯性测量单元 全球卫星导航系统 标量深组合 零偏稳定性 环路稳定性
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基于MEMS-IMU的动态大失准角STUKF算法 被引量：8
8
作者 顾元鑫 吴文启 王茂松 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期861-869,共9页
针对微机电惯性测量单元(MEMS-IMU)器件零偏误差大以及传统滤波算法在动态大失准角情况下姿态估计精度差、误差收敛慢的情况,提出了一种状态变换无迹卡尔曼滤波(STUKF)算法。首先,建立了旋转矢量非线性姿态误差模型。然后,通过误差状态... 针对微机电惯性测量单元(MEMS-IMU)器件零偏误差大以及传统滤波算法在动态大失准角情况下姿态估计精度差、误差收敛慢的情况,提出了一种状态变换无迹卡尔曼滤波(STUKF)算法。首先,建立了旋转矢量非线性姿态误差模型。然后,通过误差状态变换构建了考虑姿态误差的速度误差状态,使速度误差微分方程中的比力相关项转换成了相对稳定的重力项,避免了无迹卡尔曼滤波(UKF)算法在剧烈角运动、线运动应用场景中计算的误差状态方差与实际不一致的情况。最后,以小型无人船载MEMS-IMU/卫星组合航姿系统为应用场景,经数学仿真及三轴模拟转台实验验证,以速度、位置信息为观测量,在动态大失准角情况下,STUKF姿态误差的估计精度及收敛速度优于UKF和状态变换扩展卡尔曼滤波算法(STEKF)。在三轴转台实验中,在精对准900 s后,STUKF的航向角估计误差收敛到1°(1σ)以内,优于UKF的2°(1σ)及STEKF的3°(1σ)。 展开更多
关键词 微机电惯性测量单元 大失准角 状态变换 无迹卡尔曼滤波
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9轴MEMS-IMU实时姿态估算算法 被引量：10
9
作者 张金艺 徐德政 +2 位作者 李若涵 陈兴秀 徐秦乐 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期547-559,共13页
随着对微机电系统一惯性测量单元(micro-electro-mechanical system-inertial measurement unit,MEMS-IMU)在室内定位、动态追踪等应用领域中的需求日益迫切,使得具有高精度、低成本和实时性的MEMS-IMU模块设计成为研究热点.针对MEMS-IM... 随着对微机电系统一惯性测量单元(micro-electro-mechanical system-inertial measurement unit,MEMS-IMU)在室内定位、动态追踪等应用领域中的需求日益迫切,使得具有高精度、低成本和实时性的MEMS-IMU模块设计成为研究热点.针对MEMS-IMU的核心技术——姿态估算进行研究,设计了一种基于四元数的9轴MEMS-IMU实时姿态估算算法.该算法运用分解四元数算法处理加速度和磁感应强度数据,计算出静态四元数;通过角速度与四元数的微分关系估算动态四元数;运用卡尔曼滤波融合动、静态四元数,进而实现实时姿态估算.针对分解四元数算法中存在的奇异值问题,提出了转轴补偿方法对其修正,以实现全姿态估算;考虑动态情况下的非线性加速度分量对姿态估算精度的影响,设计了R自适应卡尔曼滤波器,以进一步提高姿态估算算法的精度.验证结果表明,R自适应卡尔曼滤波器能够有效抑制加速度噪声,提高姿态估算精度;同时,转轴补偿-分解四元数算法能够准确估算奇异值点的姿态信息,并且计算时间仅为原"借角"补偿方法的50%左右,有效提高了整体算法的实时性. 展开更多
关键词 微机电系统-惯性测量单元 姿态估算 分解四元数算法 奇异值补偿 卡尔曼滤波
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GNSS拒止环境下的手机车载定位研究 被引量：5
10
作者 丁龙阳 旷俭 +1 位作者 陈起金 牛小骥 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1712-1719,共8页
针对地下车库这类卫星定位失效场景下的手机端车辆定位问题,本文研究了利用车辆非完整性约束(nonholonomic constraints,NHC)和磁航向辅助惯导自主推算的定位方案。基于智能手机传感器,比较了在没有全球卫星导航系统(global navigation ... 针对地下车库这类卫星定位失效场景下的手机端车辆定位问题,本文研究了利用车辆非完整性约束(nonholonomic constraints,NHC)和磁航向辅助惯导自主推算的定位方案。基于智能手机传感器,比较了在没有全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)辅助的条件下,补偿手机安装角和NHC杆臂、在线估计手机安装角和非完整性约束杆臂以及磁航向修正对定位精度的影响,并在2种典型的地下车库(多转弯和长直线)中进行了测试实验。实验结果表明:多转弯轨迹相比长直线轨迹更有利于非完整性约束性能的发挥;在多转弯场景中,在线估计手机安装角和非完整性约束杆臂并进行补偿的方案取得了最好的定位精度;在卫星信号中断500 m条件下,终点平面位置相对测量误差仅为1.66%;在长直线场景中,加入磁航向修正的方案定位精度最高;在卫星信号中断800 m条件下,终点平面位置相对测量误差为10.56%。 展开更多
关键词 全球卫星导航系统中断 微机电系统惯性测量单元 智能手机 车辆定位 磁力计 非完整性约束 手机安装角 非完整性约束杆臂
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