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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:9
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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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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
2
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 微机惯性测量单元 步频 步长 运动分类
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基于北斗卫星导航系统、惯性测量单元和轨道电子地图的有轨电车车载组合定位技术 被引量:7
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作者 陶汉卿 黄莺 +2 位作者 蔡煊 侯宇婷 廖继轩 《城市轨道交通研究》 北大核心 2022年第3期191-195,共5页
车辆定位技术是有轨电车运行控制系统的关键技术之一。针对传统GPS(全球定位系统)定位技术存在的缺点,结合有轨电车的运营特点和定位需求,提出了以BDS(北斗卫星导航系统)定位为主、以“IMU(惯性测量单元)+轨道电子地图”定位为辅的有轨... 车辆定位技术是有轨电车运行控制系统的关键技术之一。针对传统GPS(全球定位系统)定位技术存在的缺点,结合有轨电车的运营特点和定位需求,提出了以BDS(北斗卫星导航系统)定位为主、以“IMU(惯性测量单元)+轨道电子地图”定位为辅的有轨电车车载组合定位方案。对该组合定位方案进行了仿真测试,结果表明:组合定位系统可以保证有轨电车的精确、连续测速定位,可为有轨电车车辆定位提供了一种低成本、有效的解决方案。 展开更多
关键词 有轨 车辆定位 北斗卫星导航系统 惯性测量单元 轨道子地图
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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
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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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激光陀螺惯性测量单元系统级标定方法 被引量:18
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作者 吴赛成 秦石乔 +1 位作者 王省书 胡春生 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期185-189,共5页
传统的分立标定方法必须依靠高精度的转台提供姿态基准,不满足带减振器的惯性测量单元(IMU)和现场标定需求。首先建立了附加约束条件的陀螺和加速度计安装坐标系数学模型,根据陀螺和加速度计的输出误差方程,从惯性导航基本误差方程出发... 传统的分立标定方法必须依靠高精度的转台提供姿态基准,不满足带减振器的惯性测量单元(IMU)和现场标定需求。首先建立了附加约束条件的陀螺和加速度计安装坐标系数学模型,根据陀螺和加速度计的输出误差方程,从惯性导航基本误差方程出发推导了惯性测量单元的系统级误差参数标定Kalman滤波模型,该模型包含了陀螺和加速度计零偏、比例因子、安装误差在内共21维标定误差状态变量,且仅以速度解算误差为观测量。依据所建立的模型和设计的标定路径对此系统级标定方法进行了仿真,仿真结果表明,陀螺和加速度计零偏估计精度分别优于0.005o/h和0.005 mg,安装误差估计精度优于1′′,比例因子误差优于1ppm,满足高精度惯导系统的标定需求。 展开更多
关键词 激光陀螺 惯性测量单元 系统级标定 误差参数辨识 KALMAN滤波
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微机电系统惯性电学开关的设计与制作 被引量:7
6
作者 杨卓青 丁桂甫 +2 位作者 蔡豪刚 刘瑞 赵小林 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1033-1036,共4页
基于非硅表面微加工技术,给出了微机电系统惯性电学开关的一种新式设计,该设计采用两端悬空固定的多孔弹性梁作为固定电极,由连体蛇形弹簧连接悬空的质量块作为可动电极,可动电极位于支撑层和弹性梁之间,该结构在保证微开关具有足够灵... 基于非硅表面微加工技术,给出了微机电系统惯性电学开关的一种新式设计,该设计采用两端悬空固定的多孔弹性梁作为固定电极,由连体蛇形弹簧连接悬空的质量块作为可动电极,可动电极位于支撑层和弹性梁之间,该结构在保证微开关具有足够灵敏度的同时,可有效提高两电极间的接触效果和器件的抗冲击保护。使用成本较低的多次叠层电镀镍的方法制作了设计的微型惯性开关,并对其元器件进行了试验测试,结果表明:开关在100g加速度作用下的响应时间和接触时间分别约为0.40ms和12μs,与有限元动力学仿真结果吻合较好,表现出较高的灵敏度和良好接触效果。 展开更多
关键词 非硅表面微加工 微型惯性开关 设计与制作 微机系统(MEMS)
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新的鲁棒滤波算法及在微机电系统-惯性导航系统/全球定位系统中应用 被引量:6
7
作者 石静 缪玲娟 倪茂林 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期305-309,共5页
为了提高系统对不确定干扰的鲁棒性并保持较高的精度,提出一种新的鲁棒滤波算法.当系统满足可检测和可镇定的条件时,通过引入适当的滤波增益矩阵,得到指数稳定的滤波器,从而将不确定干扰对估计误差的影响限制在给定的范围内,实现鲁棒性... 为了提高系统对不确定干扰的鲁棒性并保持较高的精度,提出一种新的鲁棒滤波算法.当系统满足可检测和可镇定的条件时,通过引入适当的滤波增益矩阵,得到指数稳定的滤波器,从而将不确定干扰对估计误差的影响限制在给定的范围内,实现鲁棒性和精度的要求.用微机电系统–惯性导航系统/全球定位系统组合导航系统中得到的试验数据对该算法进行离线验证,试验结果表明,新算法的计算量较小,并且在有不确定噪声干扰的情况下能使系统保持较高的精度. 展开更多
关键词 组合导航 惯性导航系统 微机系统 鲁棒滤波
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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
8
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 微机系统 Michelson干涉仪 宽带光源干涉 振动测量
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CPLD在惯性测量单元数据采集系统中的应用 被引量:5
9
作者 周健 闫建国 周志久 《电子测量技术》 2008年第11期80-82,91,共4页
针对惯性测量单元中数据采集的特性,设计了一种以CPLD为控制核心和DSP为数据处理核心的小型惯性测量单元的数据采集系统;详细介绍了数据采集系统中CPLD译码、锁存和时钟分频等逻辑控制功能的实现方法;通过原理性实验验证,CPLD能够实现... 针对惯性测量单元中数据采集的特性,设计了一种以CPLD为控制核心和DSP为数据处理核心的小型惯性测量单元的数据采集系统;详细介绍了数据采集系统中CPLD译码、锁存和时钟分频等逻辑控制功能的实现方法;通过原理性实验验证,CPLD能够实现数据采集系统逻辑控制的功能,系统能够稳定、可靠的工作。 展开更多
关键词 惯性测量单元 数据采集系统 CPLD DSP
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基于FPGA的阵列式MEMS惯性测量单元的采集系统设计 被引量:2
10
作者 张磊 曹乐 +2 位作者 阚秀 张夏丰 魏德轩 《导航定位学报》 CSCD 2022年第3期123-129,共7页
针对阵列式微机电系统(MEMS)惯性测量单元数据采集需要实时性、高精度和高同步性问题,选取ICM20602六轴MEMS惯性测量单元构建阵列式惯性测量单元。采用基于现场可编程门阵列(FPGA)的同步并发方法实现同步数据采集,结合均值融合算法有效... 针对阵列式微机电系统(MEMS)惯性测量单元数据采集需要实时性、高精度和高同步性问题,选取ICM20602六轴MEMS惯性测量单元构建阵列式惯性测量单元。采用基于现场可编程门阵列(FPGA)的同步并发方法实现同步数据采集,结合均值融合算法有效降低系统噪声水平,并使用阿伦方差进行随机误差辨识。实验结果表明,该系统实现了稳定可靠的阵列式MEMS惯性测量单元数据采集,能够显著降低随机误差的影响,为低成本惯性导航系统提供一种有效设计方案。 展开更多
关键词 微机系统 惯性测量单元 现场可编程门阵列 均值融合 数据采集 阿伦方差
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微机电系统(MEMS)促进测量学发展 被引量:6
11
作者 黄俊钦 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期107-110,共4页
本文从纳米、超微角位移测量 ,及力学、声学、医学测量诸方面说明 MEMS促进测量学的发展。通过所举范例 ,可以看出MEMS在各方面促进测量学发展及其深远的科学意义。其中超微角位移测量的构想以往资料未见 。
关键词 微机系统 MEMS 微量学 纳米测量 超微角位移测量
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一种利用微机精确测量电力系统频率和其它电气量的方法 被引量:3
12
作者 崔学深 郭志忠 +1 位作者 杨小青 曹全喜 《继电器》 CSCD 1996年第4期36-38,54,共4页
利用微机交流采样技术,采得电力系统电压或电流的采样值,通过一种简捷快速的线性算法,准确地计算出交流电量的频率,根据实时的频率自适应地调整采样周期,使电力系统频率变化后,每周波仍均匀采集固定的点数,从而保证了付里叶算法... 利用微机交流采样技术,采得电力系统电压或电流的采样值,通过一种简捷快速的线性算法,准确地计算出交流电量的频率,根据实时的频率自适应地调整采样周期,使电力系统频率变化后,每周波仍均匀采集固定的点数,从而保证了付里叶算法计算其它电量的精确度。 展开更多
关键词 气量 微机 测量 系统 频率
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一种微机测试系统线性测量电路中的噪声抵消方法 被引量:2
13
作者 秦贵和 吕俊伟 《电子测量技术》 1998年第3期49-51,共3页
文中介绍了一个适用于微机检测系统的应用噪声抵消方法,消除线性测量电路中干扰的方法。提出利用线性电路中信号传播的特点,通过增加参考支路测取用于噪声抵消的参考信号。并以电位器式传感器测量电路为例说明了这个方法的应用。
关键词 微机 噪声抵消 测试系统 线性测量
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光学相干层析成像用于微机电系统测量研究 被引量:4
14
作者 秦玉伟 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期664-667,共4页
为了对硅V型槽的结构进行测量,采用热光源谱域光学相干层析成像法,进行了理论分析和实验验证,取得了硅V型槽的1维深度和2维层析图像,获得了硅V型槽的深度、上部宽度和底部宽度数据分别为145.38μm,212μm和32μm。结果表明,该测量结果... 为了对硅V型槽的结构进行测量,采用热光源谱域光学相干层析成像法,进行了理论分析和实验验证,取得了硅V型槽的1维深度和2维层析图像,获得了硅V型槽的深度、上部宽度和底部宽度数据分别为145.38μm,212μm和32μm。结果表明,该测量结果与扫描电子显微镜测量值基本一致。这对微机电系统结构测量是有帮助的。 展开更多
关键词 测量与计量 结构 光学相干层析成像 微机系统
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微机电系统(MEMS)的干涉测量方法的研究进展
15
作者 吕捷 王鸣 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期4-6,共3页
目前大量的机械系统中应用了微电子机械设备 ,从而对微机电系统 (MEMS)的测量提出了新的要求。
关键词 微机系统 MEMS 干涉测量 测量方法 激光干涉 光干涉平台
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微机电系统在船舶航姿测量系统的应用
16
作者 刘青川 王如松 崔俊霞 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第22期43-45,共3页
航姿测量系统可以采集船舶的航向、方位、水平姿态等信息,对船舶导航、舰载飞行器着舰、导弹引导等有重要的作用。传统的船舶航姿测量采用陀螺仪等传感器件,通过采集船舶的角速度得到姿态角,该测量方式的动态特性好,但存在成本高、集成... 航姿测量系统可以采集船舶的航向、方位、水平姿态等信息,对船舶导航、舰载飞行器着舰、导弹引导等有重要的作用。传统的船舶航姿测量采用陀螺仪等传感器件,通过采集船舶的角速度得到姿态角,该测量方式的动态特性好,但存在成本高、集成度低、自动化程度低等问题。随着嵌入式芯片和微机系统的发展,基于嵌入式处理器的船舶航姿测量系统被开发出来,该类型的航姿测量系统具有精度高、功耗小和自动化程度高的优点,应用越来越广泛。本文基于嵌入式芯片,设计和开发了基于微机电系统的船舶航姿测量系统,并对该系统的结构组成和工作原理进行介绍。 展开更多
关键词 航姿测量 陀螺仪 微机系统 嵌入式
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基于编码器与惯性测量单元的定位系统设计 被引量:4
17
作者 胡天林 陈志伟 +2 位作者 赵德博 卞嘉炜 欧阳童洁 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第5期83-87,284,共6页
设计了一种基于正交编码器与惯性测量单元的定位系统,用于轮式机器人的室内自主定位。机械结构由一对从动轮、悬挂机构及支撑机构等组成;硬件主要由传感器光电编码器和惯性测量单元JY901、单片机STM32F103C8T6构成。通过对传感器的数据... 设计了一种基于正交编码器与惯性测量单元的定位系统,用于轮式机器人的室内自主定位。机械结构由一对从动轮、悬挂机构及支撑机构等组成;硬件主要由传感器光电编码器和惯性测量单元JY901、单片机STM32F103C8T6构成。通过对传感器的数据融合实现对机器人坐标位置的解算。提出了一种基于从动轮编码器里程转动分量和等分位移的坐标解算算法,与传统坐标解算方案进行对比,给出该定位系统的实验结果,验证了该系统的可靠性。 展开更多
关键词 正交编码器 惯性测量单元 室内定位系统 移动机器人
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微惯性测量单元的误差整机标定和补偿 被引量:12
18
作者 代刚 李枚 +1 位作者 苏伟 邵贝贝 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1620-1626,共7页
提出了微惯性测量单元(MIMU)在高动态、高过载复杂应用条件下的误差整机标定和补偿方法。首先,建立了高动态,高过载复杂应用条件下MIMU的误差模型,该模型包括了结构误差,传感器安装误差和MEMS惯性传感器在复杂条件对精度影响较大的误差... 提出了微惯性测量单元(MIMU)在高动态、高过载复杂应用条件下的误差整机标定和补偿方法。首先,建立了高动态,高过载复杂应用条件下MIMU的误差模型,该模型包括了结构误差,传感器安装误差和MEMS惯性传感器在复杂条件对精度影响较大的误差项,指零位温度漂移、互耦误差、刻度因子非线性和微陀螺加速度效应误差;根据模型提出了整机标定补偿方法,该方法可以标定MIMU的63个误差系数,并且不需要对单个传感器进行标定。然后,介绍了利用最小二乘法对模型进行误差系数标定的方法和步骤,并对自研的MIMU进行了标定。最后,通过飞行实验对MIMU进行了验证。结果表明,使用该方法使定位精度提高了一个数量级,基本满足MIMU在高动态、高过载条件下的精度要求。 展开更多
关键词 惯性测量单元(MIMU) 微机系统(MEMS) 误差分析 整体标定 误差补偿
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基于MEMS传感器的车载微惯性测量单元设计 被引量:7
19
作者 杨文华 石存杰 +2 位作者 秦洪武 王启唐 李正盛 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第1期121-124,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 汽车姿态 微机系统 惯性测量单元 标定 误差模型
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基于新息自适应滤波的惯性测量单元误差在线标定方法研究 被引量:13
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作者 王洁 熊智 +3 位作者 邢丽 戴怡洁 华冰 刘建业 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1203-1213,共11页
考虑到空天飞行器飞行环境和运动特性下导航传感器误差的噪声统计特性不可能完全精确已知,若使用常规卡尔曼滤波进行在线标定,将会导致滤波精度下降甚至发散。设计一种基于新息自适应滤波方法的惯性测量单元(IMU)误差在线标定方案和算法... 考虑到空天飞行器飞行环境和运动特性下导航传感器误差的噪声统计特性不可能完全精确已知,若使用常规卡尔曼滤波进行在线标定,将会导致滤波精度下降甚至发散。设计一种基于新息自适应滤波方法的惯性测量单元(IMU)误差在线标定方案和算法,克服常规卡尔曼滤波需预先知道噪声统计特性的不足,设计包含IMU安装误差、刻度因子误差和随机常值误差在内的27维高阶状态变量的误差标定模型,分析提出可同时对系统噪声和量测噪声协方差矩阵进行动态调整的新息自适应滤波在线标定算法。仿真验证实验表明,相较于采用常规卡尔曼滤波以及Salychev O自适应滤波算法进行在线标定,所设计的新息自适应滤波在线标定方法能更有效实现对IMU误差的动态标定及补偿,进一步提高了惯性导航系统精度。实物验证实验表明,该方法可有效标定IMU误差残差,提高导航精度,为工程应用带来较大便利。 展开更多
关键词 控制科学与技术 惯性导航系统 惯性测量单元误差 在线标定 自适应滤波
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