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基于改进IMU预积分的视觉惯性导航算法 被引量:1
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作者 刘明 梁凯 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第1期37-41,46,共6页
在视觉惯性同步定位与地图构建系统中,IMU的测量精度不足常常导致机器人的自主定位受限。针对此问题,提出了一种改进IMU预积分的算法。首先,采用四阶龙格-库塔法计算IMU预积分量;然后,将改进后的IMU预积分量与相机数据进行紧耦合融合,... 在视觉惯性同步定位与地图构建系统中,IMU的测量精度不足常常导致机器人的自主定位受限。针对此问题,提出了一种改进IMU预积分的算法。首先,采用四阶龙格-库塔法计算IMU预积分量;然后,将改进后的IMU预积分量与相机数据进行紧耦合融合,并将优化后的状态变量残差纳入滑动窗口优化框架中,以实现更准确的定位功能;最后,通过Euroc数据集,将优化后的算法与VINS-Fusion以及VIORB算法进行对比,经实验在不同的快速运动场景中,优化后的算法的定位精度相较于VIORB提高了55.1%,VINS-Fusion提高了52.3%,验证了优化后的算法通过改进位姿测量估计值提高定位精度的可行性。 展开更多
关键词 视觉惯性导航系统 惯性测量单元 imu预积分 定位精度
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新型MEMS-IMU/Wi-Fi组合室内行人定位算法
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作者 朱明红 于飞 +2 位作者 金明 刘娟 王振鹏 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第3期609-617,共9页
为有效利用智能手机中的微机电惯性测量器件,本文研究一种新型集成策略,通过有效结合微机电惯性测量和Wi-Fi的数据直接估算行人的位置。基于行人航位推算法建立相对参考坐标系的位置推算模型;将惯性测量单元中陀螺仪的输出直接作为观测... 为有效利用智能手机中的微机电惯性测量器件,本文研究一种新型集成策略,通过有效结合微机电惯性测量和Wi-Fi的数据直接估算行人的位置。基于行人航位推算法建立相对参考坐标系的位置推算模型;将惯性测量单元中陀螺仪的输出直接作为观测值,同时定频采用无线网的位置数据进行校正,设计扩展卡尔曼滤波算法估算行人的实时位置坐标;设计运动轨迹,采集手机传感器和无线信号接入点的数据对该算法进行了有效性和可行性验证。研究结果表明:采用微机电惯性测量器件和无线网组合定位时,位置误差会小于惯性测量单元单独定位时的误差,可见Wi-Fi信息可辅助微电子机械系统惯性传感器更精确地完成室内行人导航定位任务。 展开更多
关键词 室内行人定位 微机电惯性测量器件 无线传输系统定位 行人航位推算 组合定位 独立建模 扩展卡尔曼滤波 直接法卡尔曼滤波
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微机电系统惯性测量单元阵列技术研究进展
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作者 陈艺豪 刘洁瑜 +1 位作者 汪立新 徐洁阳 《压电与声光》 北大核心 2025年第3期422-430,共9页
随着微机电系统(MEMS)技术迅速发展,惯性器件实现了小体积、轻质量和量产。为低成本实现高精度惯性测量,阵列技术应运而生。综述了MEMS惯性测量单元(IMU)阵列技术的发展。首先通过分析多年来的研究成果,总结了IMU阵列的发展进程。其次... 随着微机电系统(MEMS)技术迅速发展,惯性器件实现了小体积、轻质量和量产。为低成本实现高精度惯性测量,阵列技术应运而生。综述了MEMS惯性测量单元(IMU)阵列技术的发展。首先通过分析多年来的研究成果,总结了IMU阵列的发展进程。其次分别介绍了IMU阵列的关键技术及其发展现状,包括误差分析建模与标定、数据融合技术、故障检测技术和隔离技术。最后总结了以往研究成果的特点和不足,讨论了未来的研究方向,并为进一步提高IMU阵列精度提出了思路,为IMU阵列技术在高精度导航领域的研究与工程实践提供参考。 展开更多
关键词 惯性测量单位阵列 imu阵列 数据融合 标定
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一种基于惯性测量组合的弹箭飞行姿态测试方法 被引量:14
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作者 曹少珺 孙发鱼 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2007年第6期63-68,共6页
在弹箭飞行遥测中,采用基于MEMS传感器的惯性测量组合(IMU)来测试弹箭飞行姿态数据,该方法构成的测试系统体积小、抗过载高、功耗低、数据处理简单直观可靠、对弹载结构改动不大且成本低。给出了该测试方法原理以及四元数解算方法,并对... 在弹箭飞行遥测中,采用基于MEMS传感器的惯性测量组合(IMU)来测试弹箭飞行姿态数据,该方法构成的测试系统体积小、抗过载高、功耗低、数据处理简单直观可靠、对弹载结构改动不大且成本低。给出了该测试方法原理以及四元数解算方法,并对四元数初值进行了分析,在此基础上给出了仿真计算结果。 展开更多
关键词 MEMS传感器 惯性测量组合(imu) 遥测
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基于GPS与惯性测量单元的列车组合定位系统 被引量:31
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作者 刘江 蔡伯根 +1 位作者 唐涛 王剑 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期123-129,共7页
采用GPS接收机及惯性测量单元构成列车组合定位系统,系统包括传感器输入层、故障检测与隔离层、数据融合层和输出层4个部分。给出GPS接收机、惯性测量单元等定位传感器的位置解算方法;设计采用H∞鲁棒滤波方法的数据融合算法;采用小波... 采用GPS接收机及惯性测量单元构成列车组合定位系统,系统包括传感器输入层、故障检测与隔离层、数据融合层和输出层4个部分。给出GPS接收机、惯性测量单元等定位传感器的位置解算方法;设计采用H∞鲁棒滤波方法的数据融合算法;采用小波变换方法进行组合系统故障检测,确定故障隔离及系统重构策略。对列车组合定位系统进行现场测试和仿真验证结果表明:在复杂的列车运行环境及干扰条件下,该系统能够实现高精度高可靠性的列车定位;定位误差较采用传统的Kalman滤波方法更为稳定;组合系统能够有效实现故障检测并根据故障隔离策略重构系统,保证定位输出的连续性,保障系统安全;具有较高的适应性和实际应用价值。 展开更多
关键词 列车定位 组合定位 惯性测量单元 GPS 数据融合 故障检测与隔离
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MEMS微惯性测量组合标定技术研究 被引量:54
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作者 李杰 洪惠惠 张文栋 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1169-1173,共5页
在介绍MEMS微惯性测量组合组成结构的基础上,根据MEMS陀螺和MEMS加速度计的输出模型,提出并推导了一种MEMS微惯性测量组合标定方法。利用该方法标定微陀螺的基本思路是:设置转台以速率方式运行,并且确定合适的旋转角速率间隔,使微惯性... 在介绍MEMS微惯性测量组合组成结构的基础上,根据MEMS陀螺和MEMS加速度计的输出模型,提出并推导了一种MEMS微惯性测量组合标定方法。利用该方法标定微陀螺的基本思路是:设置转台以速率方式运行,并且确定合适的旋转角速率间隔,使微惯性测量组合每个轴向的陀螺仪分别敏感不同的角速率,然后通过一系列计算,求解出待标定的零点偏置电压、刻度因子、交叉耦合系数及其对应的安装误差角。标定加速度计的方法类似,不同之处是设置转台以位置方式运行。理论分析和实验结果表明,利用本文所介绍的这种标定方法能够准确地将MEMS微惯性测量组合的输出电压值转化为对应的角速度和比力信息,为后续精确的姿态解算和导航计算奠定基础。 展开更多
关键词 MEMS微惯性测量组合 标定 零点偏置 刻度因子 安装误差 交叉耦合系数
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基于椭球拟合的微惯性测量组合现场快速标定方法 被引量:10
7
作者 范玉宝 李杰 +2 位作者 张晓明 田晓春 刘俊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1547-1550,共4页
在静态随意放置条件下,微惯性测量组合中三个轴向正交配置的惯性器件所敏感矢量和为固定矢量。依据上述客观事实,提出了一种微惯性测量组合现场快速标定方法。在建立并优化微惯性测量组合标定模型基础上,通过基于椭球约束的最小二乘法... 在静态随意放置条件下,微惯性测量组合中三个轴向正交配置的惯性器件所敏感矢量和为固定矢量。依据上述客观事实,提出了一种微惯性测量组合现场快速标定方法。在建立并优化微惯性测量组合标定模型基础上,通过基于椭球约束的最小二乘法拟合得到全部待标定参数,从而实现微惯性测量组合现场高精度标定,最后合理编排了微惯性测量组合现场快速标定方案。试验结果表明,该方法具有操作方便、省时、精度高,不依赖精密仪器提供方向基准和水平基准等特点,特别适用于短时间高精度微惯性测量系统,可显著提高其的实际使用精度。 展开更多
关键词 惯性测量组合 现场标定 椭球拟合 零偏 标度因数
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光纤陀螺惯性测量组合的数字温控系统设计 被引量:10
8
作者 张春熹 李森 陈光建 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第5期543-547,共5页
光纤陀螺惯性测量组合的测量精度会受到环境温度变化的影响。采用温度控制手段能够有效解决这一问题。提出了一种基于分级控制、分段控制和闭环控制思想的温控方案,并在此基础上设计了一种DSP+FPGA架构的数字温度控制电路,实现了温控电... 光纤陀螺惯性测量组合的测量精度会受到环境温度变化的影响。采用温度控制手段能够有效解决这一问题。提出了一种基于分级控制、分段控制和闭环控制思想的温控方案,并在此基础上设计了一种DSP+FPGA架构的数字温度控制电路,实现了温控电路的整体结构和工作流程,说明了以Fuzzy PID算法为核心的温度控制算法原理。试验结果表明,系统具有速度快、精度高等优点,为解决惯性测量组合启动后缩短惯性器件热平衡过程,迅速进入稳定工作状态提供了一种实用方法,也为类似的惯性测量组合温度控制系统提供了有益参考。 展开更多
关键词 光纤陀螺 惯性测量组合 数字温度控制 FUZZY PID
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MEMS惯性测量组合初始标定方法研究 被引量:5
9
作者 陈杰春 丁振良 +2 位作者 袁峰 佟庆彬 艾莉莉 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期285-290,共6页
为了降低MEMS惯性测量组合(IMU)的测试成本,提出一种借助于机器视觉技术标定MEMS惯性测量组合的方法。综合考虑了3个加速度计和3个陀螺仪的标定因数、零偏误差和安装方位误差因素的影响,建立了IMU数学模型。在外力的推动下,悬挂于2个屏... 为了降低MEMS惯性测量组合(IMU)的测试成本,提出一种借助于机器视觉技术标定MEMS惯性测量组合的方法。综合考虑了3个加速度计和3个陀螺仪的标定因数、零偏误差和安装方位误差因素的影响,建立了IMU数学模型。在外力的推动下,悬挂于2个屏幕之间的IMU作不规则运动,安装在IMU上的2根准直激光束在屏幕上生成4个指示光斑。借助于双目三维重构技术测量指示光斑在世界坐标系内的坐标,然后应用欧拉角算法确定载体坐标系相对于世界坐标系的旋转角速度向量和线加速度向量。求解IMU数学模型,确定模型中的待定参数。实验结果表明:该文给出的方法可以准确测量载体坐标系相对于世界坐标系的旋转角速度向量和线加速度向量。 展开更多
关键词 惯性测量组合 初始标定 双目三维重构 欧拉角算法
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一种用微型惯性测量组合进行三维位置测量的方法 被引量:3
10
作者 任大海 尤政 +2 位作者 顾启泰 毛刚 董斌 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2001年第10期33-35,共3页
研究了微型惯性测量组合的一种新的应用 ,即应用微型惯性测量组合进行三维位置的测量。详细介绍了应用微型惯性测量组合进行三维位置测量的方法 ,给出了陀螺角速度提取、转换矩阵求解、三维位置计算、姿态角求取等具体过程 ,在选取惯性... 研究了微型惯性测量组合的一种新的应用 ,即应用微型惯性测量组合进行三维位置的测量。详细介绍了应用微型惯性测量组合进行三维位置测量的方法 ,给出了陀螺角速度提取、转换矩阵求解、三维位置计算、姿态角求取等具体过程 ,在选取惯性级器件并尽量减小测量时间的情况下可以得到较为满意的结果。该方法在大型复杂工件的在线加工制造、测量标定等方面具有明显的应用前景。 展开更多
关键词 惯性技术 导航算法 三维测量 机械制造 微型惯性测量组合
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一种新的激光陀螺惯性测量组合标定方法 被引量:26
11
作者 袁保伦 饶谷音 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第1期31-34,共4页
根据激光陀螺和石英加速度计的简化输出模型,推导并提出了一种新的激光陀螺惯性测量组合标定方法。该方法首先建立了一个与转台无关的机体坐标系,然后利用惯性测量组合绕6个不共面轴转动的输出值求解出激光陀螺的比例因子和安装方位;与... 根据激光陀螺和石英加速度计的简化输出模型,推导并提出了一种新的激光陀螺惯性测量组合标定方法。该方法首先建立了一个与转台无关的机体坐标系,然后利用惯性测量组合绕6个不共面轴转动的输出值求解出激光陀螺的比例因子和安装方位;与此同时,根据6个转轴在竖直向上和竖直向下位置时的惯性测量组合输出值来确定加速度计在同一机体坐标系下的比例因子、安装方位和漂移。理论分析表明,与传统的标定方法不同,新方法对激光陀螺的标定结果受转台精度的影响较小,可以克服减震装置变形对激光陀螺标定的影响,从而实现中等精度转台对惯性测量组合的高精度标定。 展开更多
关键词 惯性测量组合 激光陀螺 标定 比例因子 安装误差
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基于联合基座的天文/惯性组合测量系统的静态标校方法 被引量:10
12
作者 查月 李德彪 +1 位作者 魏学通 李冠男 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第6期756-759,共4页
从联合基座出发,设计了方位基准传递系统,对天文/惯性组合测量系统进行方位标校。舰船在码头系泊状态下,在甲板坐标系内,通过简单的光学方法达到满意的标校精度。在方位基准传递系统中,通过电子经纬仪将舰船的方位基准(首尾线)传递给惯... 从联合基座出发,设计了方位基准传递系统,对天文/惯性组合测量系统进行方位标校。舰船在码头系泊状态下,在甲板坐标系内,通过简单的光学方法达到满意的标校精度。在方位基准传递系统中,通过电子经纬仪将舰船的方位基准(首尾线)传递给惯性平台,再经过光电准直仪,将方位基准传递给方位光学工装,最后经过光电准直仪将方位基准传递给天文经纬仪,完成了通过惯导平台的方位镜与方位光学工装实现了不同层甲板的方位标校。实际标校和对标校误差分析计算结果表明:总的标校精度约为5.66″,优于10″的精度要求,提高了系统安装精度。 展开更多
关键词 天文/惯性组合测量系统 联合基座 基准传递 方位光学工装 误差分析
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一种新的无陀螺惯性测量组合标定方法 被引量:4
13
作者 王博 李杰 +2 位作者 于希宁 杜英 孔祥雷 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1281-1284,共4页
无陀螺惯性测量组合在角速率解算过程中不仅需要知道加速度计标定因数、零偏及实际安装方向向量,还需要准确获取加速度计的实际安装位置。针对上述特点,以加速度计输出模型为基础,提出并建立了一种广泛适用于各种无陀螺惯性测量组合的... 无陀螺惯性测量组合在角速率解算过程中不仅需要知道加速度计标定因数、零偏及实际安装方向向量,还需要准确获取加速度计的实际安装位置。针对上述特点,以加速度计输出模型为基础,提出并建立了一种广泛适用于各种无陀螺惯性测量组合的标定方法。该方法经转台位置和速率实验验证可以准确得到加速度计标度因数、零偏及安装误差,进一步提高了载体线加速度和角速率解算精度,从而为后续的姿态解算奠定基础。 展开更多
关键词 惯性测量组合 加速度计 标定 安装误差
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无陀螺微惯性测量组合的优化算法研究 被引量:6
14
作者 王劲松 王祁 孙圣和 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期632-635,共4页
无陀螺微惯性测量组合是利用线加速度计在空间的组合解算出载体的角速度 ,同时测量载体的轴向加速度 ,构成惯性测量组合 ,应用该方法可以设计出适用的中等精度惯性导航系统 .在国外学者研究的基础上改进了 9加速度计的模型 ,提出一种新... 无陀螺微惯性测量组合是利用线加速度计在空间的组合解算出载体的角速度 ,同时测量载体的轴向加速度 ,构成惯性测量组合 ,应用该方法可以设计出适用的中等精度惯性导航系统 .在国外学者研究的基础上改进了 9加速度计的模型 ,提出一种新颖的解算算法 ,抑制了迭代误差 .该算法利用传感器的冗余信息直接求得所测量的角速度的绝对值 ,及时修正微分方程的解 ,减少了解微分方程组所带来的累积误差 ,降低了惯性测量组合的漂移 . 展开更多
关键词 优化算法 惯性导航 惯性测量组合 加速度计
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加速度计的交叉耦合对无陀螺惯性测量组合影响的研究 被引量:7
15
作者 王劲松 王祁 孙圣和 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第1期29-33,共5页
研究了加速度计的交叉耦合系数的大小对惯性测量组合的影响,推导了存在交叉耦合系数时的惯导方程,从方程中可以看出交叉耦合系数对导航精度的影响,最后通过仿真验证了这种影响。该文的研究为无陀螺惯性测量组合的实际应用奠定了基础,并... 研究了加速度计的交叉耦合系数的大小对惯性测量组合的影响,推导了存在交叉耦合系数时的惯导方程,从方程中可以看出交叉耦合系数对导航精度的影响,最后通过仿真验证了这种影响。该文的研究为无陀螺惯性测量组合的实际应用奠定了基础,并对加速度计的选用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 加速度计 交叉耦合 无陀螺 惯性测量组合 导航精度 惯性导航系统
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无陀螺惯性测量组合研究现状概述 被引量:25
16
作者 丁明理 王祁 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2005年第4期83-88,共6页
无陀螺惯性测量技术是利用加速度计代替传统的陀螺,构成无陀螺惯性测量组合实现制导的。结合国内外的研究成果,对NGIMU的研究状况进行了总结。分析讨论了多种加速度计配置方案,评述了相应模型的优缺点。最后对未来的研究趋势进行了展望。
关键词 无陀螺惯性测量组合 加速度计 概述 配置方案
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捷联惯性测量组合快速位置标定 被引量:6
17
作者 谷宏强 袁亚雄 摆卫兵 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期719-722,共4页
根据捷联惯性测量组合的测量误差数学模型,分析了在进行位置标定时地球自转角速度对惯性测量组合的陀螺仪和加速度计输出的影响。对惯性测量组合不同位置下的输出公式进行运算,抵消掉了含有方向的量,得出了捷联惯性测量组合的误差参数,... 根据捷联惯性测量组合的测量误差数学模型,分析了在进行位置标定时地球自转角速度对惯性测量组合的陀螺仪和加速度计输出的影响。对惯性测量组合不同位置下的输出公式进行运算,抵消掉了含有方向的量,得出了捷联惯性测量组合的误差参数,从而提出了1种使用数据处理方法无需精确对北的快速位置标定法。实际标定实验表明:应用该方法可以缩短测试时间,降低测试成本。 展开更多
关键词 捷联惯性测量组合 位置标定 误差参数
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基于TEAMS的惯性测量组合测试性建模与分析 被引量:4
18
作者 何星 王宏力 +1 位作者 陆敬辉 姜伟 《中国测试》 CAS 北大核心 2013年第2期121-124,共4页
惯性测量组合(IMU)是飞行器控制系统中的核心部件,其结构复杂、精度要求高,是故障率最高的部件之一。基于TEAMS平台建立某惯组系统的多信号模型,并对其测试性进行分析与评估,针对固有测试在故障定位和诊断中存在的不足,提出两种测试点... 惯性测量组合(IMU)是飞行器控制系统中的核心部件,其结构复杂、精度要求高,是故障率最高的部件之一。基于TEAMS平台建立某惯组系统的多信号模型,并对其测试性进行分析与评估,针对固有测试在故障定位和诊断中存在的不足,提出两种测试点的改进方案。分析结果表明:改进后的IMU测试性得到了显著提高,基于多信号模型的测试性分析与评估方法对增强装备保障能力是有效的。 展开更多
关键词 惯性测量组合 测试性 多信号模型 TEAMS系统 故障
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基于数据融合理论的无陀螺微惯性测量组合算法研究 被引量:5
19
作者 王劲松 王祁 孙圣和 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期24-28,共5页
在国外学者研究的基础上改进了无陀螺微惯性测量组合的模型,提出一种新颖的解算算法,采用基于假设检验理论的数据融合理论对传感器的冗余信息进行解算,抑制了迭代误差,提高了解算精度。经过仿真计算验证该方案的可行性。该算法有效地利... 在国外学者研究的基础上改进了无陀螺微惯性测量组合的模型,提出一种新颖的解算算法,采用基于假设检验理论的数据融合理论对传感器的冗余信息进行解算,抑制了迭代误差,提高了解算精度。经过仿真计算验证该方案的可行性。该算法有效地利用了传感器的全部信息,使导航精度提高了近一个数量级,从而为无陀螺微惯性测量组合的实用化奠定了理论基础。 展开更多
关键词 惯性测量组合 加速度计 角速度 数据融合
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基于PC/104总线的捷联惯性测量组合数据采集系统 被引量:6
20
作者 李进 胡昌华 +1 位作者 何华锋 周志杰 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期104-107,共4页
针对导弹捷联惯性测量组合的输出特点,基于嵌入式PC/104总线和可编程定时/计数器82C54芯片,设计了一个惯性测量组合数据采集系统,并利用复杂可编程逻辑器件(complexprogrammablelogicdevice,CPLD)设计了数据采集的接口电路,实现了对捷... 针对导弹捷联惯性测量组合的输出特点,基于嵌入式PC/104总线和可编程定时/计数器82C54芯片,设计了一个惯性测量组合数据采集系统,并利用复杂可编程逻辑器件(complexprogrammablelogicdevice,CPLD)设计了数据采集的接口电路,实现了对捷联惯性测量系统输出数据的动态、实时采集。实验证明,该采集系统方案是可行的,达到了设计要求。 展开更多
关键词 捷联惯性测量组合 数据采集 PC/104总线 复杂可编程逻辑器件
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