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基于多传感器信息融合的运动轨迹跟踪系统设计
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作者 夏之阅 《现代电子技术》 北大核心 2025年第16期146-149,共4页
单传感器采集数据易受噪声和干扰的影响,进而影响轨迹数据的准确性,增大轨迹跟踪误差。为此,设计一种基于多传感器信息融合的运动轨迹跟踪系统。将惯性传感器设置于人体脚踝位置以采集运动姿态数据,计算运动位置数据;通过FMCW雷达传感... 单传感器采集数据易受噪声和干扰的影响,进而影响轨迹数据的准确性,增大轨迹跟踪误差。为此,设计一种基于多传感器信息融合的运动轨迹跟踪系统。将惯性传感器设置于人体脚踝位置以采集运动姿态数据,计算运动位置数据;通过FMCW雷达传感器发射和接收信号,再通过处理频率差异和时间差来定位人体运动位置。采用基于多传感信息融合的运动轨迹定位跟踪方法,再结合动态加权法融合两种传感器数据,生成精确运动轨迹跟踪结果。实验结果表明:所设计系统对运动员不同类型的运动轨迹跟踪误差较小,且可以通过整合不同传感器数据来减少单一数据源可能带来的噪声和误差,提高运动轨迹跟踪精度。 展开更多
关键词 传感器 信息融合 运动轨迹 跟踪系统 惯性传感器 FMCW雷达传感器 动态加权法
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惯性传感器与高速红外运动捕捉系统实验数据的比较
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作者 庄睿 周兴龙 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期528-528,共1页
目的近年来,惯性传感器逐渐被应用于人体生物力学分析。与传统的红外运动捕捉系统相比,它具有操作简单,不受场地限制等优点。本研究通过对比惯性传感器与红外运动捕捉系统测量步行时下肢关节角度的结果,以评估惯性传感器测得数据的准确... 目的近年来,惯性传感器逐渐被应用于人体生物力学分析。与传统的红外运动捕捉系统相比,它具有操作简单,不受场地限制等优点。本研究通过对比惯性传感器与红外运动捕捉系统测量步行时下肢关节角度的结果,以评估惯性传感器测得数据的准确性。方法采用惯性传感器(Xsens MVN Awinda,the Netherlands)和红外运动捕捉系统(Qualisys,Sweden)同步采集受试者慢走和快走过程中1个完整步态周期的屈伸方向上髋膝踝关节角度。调整两套系统的关节角度方向一致,使用Matlab R2020a软件对Qualisys采集的运动学参数与Xsens采集的数据进行spearman双变量相关性分析。结果在慢走过程中,屈伸方向上双侧髋关节(右侧:rs=0.980,左侧:rs=0.996)、膝关节(右侧:rs=0.976,左侧:rs=0.969)和踝关节(右侧:rs=0.966,左侧:rs=0.982)均表现出非常高的相关性。在快走过程中,屈伸方向上双侧髋关节(右侧:rs=0.963,左侧:rs=0.984)、膝关节(右侧:rs=0.950,左侧:rs=0.940)和踝关节(右侧:rs=0.862,左侧:rs=0.931)同样表现出非常高的相关性。结论在步行状态下,惯性传感器测得下肢矢状面关节角度数据的准确性较高,但慢走过程的数据准确性高于快走过程。 展开更多
关键词 惯性传感器 膝踝关节 关节角度 场地限制 数据准确性 运动学参数 步态周期 运动捕捉系统
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采用惯性传感器的输电导线舞动监测系统 被引量:17
3
作者 黄新波 赵隆 +3 位作者 周柯宏 罗兵 李敏 张亚维 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1312-1319,共8页
为避免导线舞动扭转导致计算出的相对位移与实际运动偏差,设计了基于惯性传感器的导线舞动监测系统,对系统中的导线舞动无线监测传感器、导线舞动状态监测装置(CMD)、状态监测代理(CMA)等部分进行了硬件设计和舞动定位算法设计。利用惯... 为避免导线舞动扭转导致计算出的相对位移与实际运动偏差,设计了基于惯性传感器的导线舞动监测系统,对系统中的导线舞动无线监测传感器、导线舞动状态监测装置(CMD)、状态监测代理(CMA)等部分进行了硬件设计和舞动定位算法设计。利用惯性传感器设计,既考虑了导线自激振荡引起的舞动,也考虑了导线扭转运动引起的舞动。搭建了模拟导线舞动的测试平台,对系统可行性进行了测试,并对采用加速度传感器和惯性传感器2种方法进行比较,通过模拟实验结果表明:系统可有效对舞动进行监测,仅采用加速度传感器测量和计算的位移偏大,而利用惯性传感器测量和计算的位移更精确。此系统已在贵州电网山麻I回220 kV线路安装,目前运行良好。 展开更多
关键词 导线舞动 监测系统 惯性传感器 定位算法 输电线路 ZIGBEE
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基于微机械惯性传感器的卫星电视天线稳定系统 被引量:4
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作者 牛小骥 高钟毓 +1 位作者 张嵘 陈志勇 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2002年第5期11-15,共5页
介绍了一套基于微机械惯性传感器测量的卫星电视接收天线稳定系统的组成、工作原理及技术要求,讨论了系统的几项关键技术,包括:微机械惯性姿态测量模块,步进电动机闭环伺服控制以及场强自动跟踪技术。计算仿真和样机实验的结果表明:系... 介绍了一套基于微机械惯性传感器测量的卫星电视接收天线稳定系统的组成、工作原理及技术要求,讨论了系统的几项关键技术,包括:微机械惯性姿态测量模块,步进电动机闭环伺服控制以及场强自动跟踪技术。计算仿真和样机实验的结果表明:系统达到了预期的技术指标,已能够满足舰船上的应用要求。由于微机械测量器件的采用,系统具有体积小、成本低、性能可靠的优点。 展开更多
关键词 微机械 惯性传感器 卫星电视天线 稳定系统 惯性姿态稳定 卡尔曼滤波
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检测非理想惯性系统加速度的光纤传感器
5
作者 何晓东 张力 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 1995年第3期30-32,共3页
本文提出了一种测量加速度的新方法,给出了其原理及实验装置,并从理论和实验两方面验证了它的可行性。
关键词 检测 非理想惯性系统 加速度 光纤传感器
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基于MEMS惯性传感器变形监测系统研究 被引量:1
6
作者 徐云乾 袁明道 +3 位作者 包腾飞 潘展钊 李培聪 李昊 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第6期886-891,共6页
针对水库大坝野外无人值守环境中的低成本表面变形监测场景,该文基于微机电系统(MEMS)惯性传感器建立了从传感到云端的监测系统,面向应用场景中的实际需求,基于星形自组网网络拓扑设计了高可靠冗余通信链路。针对长时无人值守的表面变... 针对水库大坝野外无人值守环境中的低成本表面变形监测场景,该文基于微机电系统(MEMS)惯性传感器建立了从传感到云端的监测系统,面向应用场景中的实际需求,基于星形自组网网络拓扑设计了高可靠冗余通信链路。针对长时无人值守的表面变形监测需求,从传感、供能和通信等方面进行了工程设计。面向应用场景中的恶劣环境(如雨、雪、暴晒、高温、高寒等),设计了防水等级达IP68的外壳防护结构。环境试验和现场测试表明,该文设计的基于MEMS惯性传感器的变形监测系统具有稳定、精确的表面变形监测指标,以及可靠、高频的数据通信能力。 展开更多
关键词 水库大坝 变形监测 微机电系统(MEMS) 惯性传感器
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飞思卡尔惯性传感器增强汽车安全气囊系统灵敏度 被引量:1
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《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期299-300,共2页
关键词 汽车安全气囊 惯性传感器 系统灵敏度 STRATEGY 卡尔 细分市场 动力传动系统 安全系统
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基于图优化的GNSS/双目视觉/惯性SLAM系统开发及应用 被引量:6
8
作者 夏琳琳 宋梓维 +1 位作者 方亮 孙伍虹志 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期475-483,共9页
为提高机器人室外长航时定位精度,提出一种基于图优化的全球导航卫星系统(GNSS)/双目视觉/惯性同时定位与建图(SLAM)系统开发及应用。将空间中的线特征作为几何约束的补充,集成至前端的特征提取及后端的位姿优化线程,提升位姿解算精度... 为提高机器人室外长航时定位精度,提出一种基于图优化的全球导航卫星系统(GNSS)/双目视觉/惯性同时定位与建图(SLAM)系统开发及应用。将空间中的线特征作为几何约束的补充,集成至前端的特征提取及后端的位姿优化线程,提升位姿解算精度。同时,以因子图构建联合优化的图结构,并推导出全局观测误差模型。近200 m的BullDog-CX机器人巡检结果表明,所提算法相比于VINSFusion和PL-VINS分别取得约12.6%及3.4%的定位精度提升,为室外机器人长航时导航提供了一种可行方案。 展开更多
关键词 GNSS/双目视觉/惯性SLAM系统 图优化 线特征约束 全局观测 传感器融合
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基于MEMS惯性传感器的高精度步长估计算法(英文) 被引量:9
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作者 路永乐 陈永炜 +3 位作者 邸克 郭俊启 余跃 刘宇 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期167-172,共6页
针对传统计步算法精度低适用性不高的问题,提出了一种基于MEMS足部定位模块的高精度自适应步长估计算法。首先通过分析行人步态的周期特征,精确地判断每个步态周期中单脚离地和落地的时间差值,采用零速更新法结合时间阈值、加速度阈值... 针对传统计步算法精度低适用性不高的问题,提出了一种基于MEMS足部定位模块的高精度自适应步长估计算法。首先通过分析行人步态的周期特征,精确地判断每个步态周期中单脚离地和落地的时间差值,采用零速更新法结合时间阈值、加速度阈值和加速度方差阈值进行步态检测;然后对转换后地理坐标系下传感器信号进行双重积分,计算出行人每一步的空间轨迹,无需进行前期步长数据采集或者生物模型参数提取,即可实现对行人步长的精确估计。在AHRS_box惯性传感器模块上进行了实验,结果表明该算法估计得出的步长和行走距离误差均小于2.5%,证实了该算法的有效性。 展开更多
关键词 行人导航系统 步长 步态 零速更新 MEMS惯性传感器
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基于MEMS惯性传感器时域特征的人体行为识别 被引量:8
10
作者 谢国亚 刘宇 +3 位作者 路永乐 邸克 郭俊启 余跃 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第2期221-224,共4页
提出了一种基于微机电系统(MEMS)惯性传感器组合系统的高精度实时人体行为识别算法。算法选取一个2 s的滑动时间窗作为特征提取窗口,提取惯性传感器组合系统输出的时域特征作为特征参量,采用基于平衡决策树的支持向量机对人体不同行为... 提出了一种基于微机电系统(MEMS)惯性传感器组合系统的高精度实时人体行为识别算法。算法选取一个2 s的滑动时间窗作为特征提取窗口,提取惯性传感器组合系统输出的时域特征作为特征参量,采用基于平衡决策树的支持向量机对人体不同行为模式进行分类识别。在实验室自主研发的可穿戴智能终端平台上进行测试,结果表明,在识别时间缩短到2 s/次的条件下,对5种行走类行为模式和5种非行走类行为模式的识别率均可达88%。与现有算法相比,该算法的实时性和精度得到明显提高,且拓展了模式识别的种类。 展开更多
关键词 微机电系统(MEMS)惯性传感器 人体行为识别 特征提取 特征参量 支持向量机
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惯性测量系统简化模型的研究 被引量:3
11
作者 倪江生 翟羽健 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1999年第5期61-64,共4页
针对非导航惯性测量系统, 研究测量模型的简化问题.对于短时惯性测量系统, 讨论了多种简化方法, 并在误差仿真的基础上, 提出了实用的简化模型, 为汽车运动参数测试等应用提供了算法依据.
关键词 惯性测量 模型简化 误差仿真 惯性导航系统
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基于惯性传感器的动态步长算法研究 被引量:3
12
作者 刘宇 王伊冰 +3 位作者 路永乐 张欣 陈燕苹 龚爽 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期766-769,774,共5页
行人步态参数的精确估计是行人自主导航系统和行人健康监测的关键技术之一。针对当前行人自主导航系统中步长估算算法精度低和弱适应性的问题,提出了一种计算行人动态步长算法。首先对行人的步态特征进行分解,利用改进的零速检测确定行... 行人步态参数的精确估计是行人自主导航系统和行人健康监测的关键技术之一。针对当前行人自主导航系统中步长估算算法精度低和弱适应性的问题,提出了一种计算行人动态步长算法。首先对行人的步态特征进行分解,利用改进的零速检测确定行人运动状态,采用卡尔曼滤波技术降低惯性传感器中累积误差的影响,再对进行滤波和坐标转换后的加速度进行双重积分,最终得到行人脚尖的运动轨迹。通过采用MTI-700惯性模块设计实验并进行实验验证。结果表明,该文提出的步长算法计算的步长与行人实际步长的误差低于3.0%。与现有的行人动态步长算法相比,该算法首次计算出行人脚尖的运动轨迹,精度较高且适应强,在行人自主导航及行人健康监测领域具有较大的应用价值。 展开更多
关键词 惯性传感器 卡尔曼滤波 动态步长 零速检测 行人导航系统 行人健康监测
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基于随机共振的惯性传感器信号实时处理方法 被引量:2
13
作者 蒋行国 许金海 张龙 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期2280-2287,共8页
根据惯性传感器信号处理特点,研究其基于随机共振的信号实时处理方法。首先,从实时性的角度出发,确定随机共振数值算法——龙格库塔法,并对其进行相应改进,实现实时处理。然后,研究单稳系统中各个参数对信号恢复结果的影响,确定系统处... 根据惯性传感器信号处理特点,研究其基于随机共振的信号实时处理方法。首先,从实时性的角度出发,确定随机共振数值算法——龙格库塔法,并对其进行相应改进,实现实时处理。然后,研究单稳系统中各个参数对信号恢复结果的影响,确定系统处理的较佳参数。最终的仿真结果表明,静态信号的零漂值得到了较大改善,而动态信号的信噪比最大可提高约20dB。同时,为了进一步验证算法,在数字信号处理硬件平台上实现算法,采样频率为5 000Hz,结果完全能够满足惯性传感器信号处理的要求。因此,所提算法能够有效进行惯性传感器信号实时处理,为随机共振理论在惯性传感器信号处理中的应用提供了重要参考。 展开更多
关键词 惯性传感器 随机共振 恢复系统 实时处理
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基于小波分析的惯性传感器信号Kalman滤波 被引量:2
14
作者 蒋行国 包启亮 吴琼雁 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第7期14-17,共4页
针对光电跟踪系统惯性传感器信号特点,本文提出通过小波分析的方式确定相关Kalman滤波的模型及参数。该方法利用小波分析的优良特性,采用先将信号进行去噪处理,然后对去噪后的信号进行AR建模。根据小波去噪后的信号比较接近真实信号,将... 针对光电跟踪系统惯性传感器信号特点,本文提出通过小波分析的方式确定相关Kalman滤波的模型及参数。该方法利用小波分析的优良特性,采用先将信号进行去噪处理,然后对去噪后的信号进行AR建模。根据小波去噪后的信号比较接近真实信号,将得到的观测噪声方差乘以一个小于1的系数后作为系统的过程噪声方差,从而确定模型的噪声参数。仿真实验结果表明,该方法不仅对惯性传感器的静态数据有很好的效果,而且对其动态观测数据也有良好的效果。同时,该方法不仅对光电跟踪系统有效,而且还具有一定的通用性。 展开更多
关键词 小波分析 KALMAN滤波 AR建模 惯性传感器 光电跟踪系统
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多传感器斜置系统故障检测的奇偶向量补偿方法 被引量:5
15
作者 魏春岭 张洪钺 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期698-701,共4页
提出采用神经网络对多传感器斜置组件的奇偶向量进行补偿 ,从而消除安装误差、刻度系数误差以及常值偏差对奇偶向量的影响 ,提高系统对小幅值故障检测与隔离的准确性 .基于神经网络的方法与卡尔曼滤波、偏差分离估计方法相比 ,不需要各... 提出采用神经网络对多传感器斜置组件的奇偶向量进行补偿 ,从而消除安装误差、刻度系数误差以及常值偏差对奇偶向量的影响 ,提高系统对小幅值故障检测与隔离的准确性 .基于神经网络的方法与卡尔曼滤波、偏差分离估计方法相比 ,不需要各项误差的动态模型和噪声统计特性 .神经网络采用有一定时间延迟的样本进行在线学习时 ,利用补偿后的奇偶向量能够检测出有一定斜率的斜坡型故障 . 展开更多
关键词 故障检测 神经网络 惯性导航 奇偶向量补偿方法 传感器斜置导航系统
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惯性传感器技术及发展 被引量:24
16
作者 徐景硕 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2001年第5期1-4,共4页
论述了惯性传感器的发展过程和其在惯性导航系统中的地位 ,对新型惯性传感器 :壳体谐振陀螺仪、微机械电子系统惯性传感器、光纤陀螺仪的原理、性能和研究现状作了分析 ,最后指出了惯性传感器的发展方向。
关键词 惯性传感器 半球谐振子陀螺仪 光学陀螺仪 惯性导航系统
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多传感器融合技术在低成本车辆组合导航定位系统中的应用 被引量:3
17
作者 庄朝文 富立 范跃祖 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2002年第5期1-5,共5页
采用多传感器信息融合技术,运用位置/航向的输出校正和元件参数误差的补偿校正的方法,利用一阶马尔可夫模型建立了传感器参数的误差模型,提出了基于集中卡尔曼滤波的GPS/INU车辆组合导航算法。仿真结果表明上述方法是行之有效的。
关键词 传感器融合技术 低成本车辆 惯性导航组件 卡尔曼滤波 参数校正 组合导航定位系统
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基于惯性传感器网络的分布式导航方法 被引量:1
18
作者 刘海颖 叶伟松 +1 位作者 黄帅 陈志明 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期1374-1379,共6页
通常的惯性导航冗余配置及其信息融合技术,是基于相同的系统状态模型,不适合分布式惯性传感器网络的应用。针对该问题,给出了一种基于惯性传感器网络的分布式导航方法,将多个惯性测量单元配置在载体不同部位,不仅能提供冗余的导航信息,... 通常的惯性导航冗余配置及其信息融合技术,是基于相同的系统状态模型,不适合分布式惯性传感器网络的应用。针对该问题,给出了一种基于惯性传感器网络的分布式导航方法,将多个惯性测量单元配置在载体不同部位,不仅能提供冗余的导航信息,还能提供局部运动测量。在惯性网络结构分析基础上,建立了惯性网络动态测量模型,采用最大似然估计和信息滤波法,设计了分布式惯性测量融合与导航状态融合的分阶段信息融合算法,通过仿真进行了验证。结果表明,所提方法充分利用了其他节点的惯性传感器信息和同类导航状态信息,可以提高整个惯性传感器网络的估计性能和故障容错能力,在提高低性能节点导航精度的同时实现对高性能节点的自动对准。 展开更多
关键词 惯性传感器网络 分布式导航系统 动态变形 信息融合 信息滤波
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现代军用MEMS惯性传感器技术进展 被引量:8
19
作者 李红光 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第8期4-7,共4页
现代化军事需求小型惯性传感器。技术已成熟的惯性导航和制导系统包括机械陀螺、环形激光陀螺(RLGs)、光纤陀螺(FOGs)以及半球共振陀螺(HRGs)。现在主要用于军事的还有微机电系统(MEMS)陀螺仪和加速计。采用光子晶体光纤(PCFs)的干涉光... 现代化军事需求小型惯性传感器。技术已成熟的惯性导航和制导系统包括机械陀螺、环形激光陀螺(RLGs)、光纤陀螺(FOGs)以及半球共振陀螺(HRGs)。现在主要用于军事的还有微机电系统(MEMS)陀螺仪和加速计。采用光子晶体光纤(PCFs)的干涉光纤陀螺(IFOGs),即PC—IFOGs。重点阐述MEMS/集成光(IO)波导惯性传感器技术进展。分析小型陀螺仪和加速计技术发展前景及在未来快速反应,精确打击中的作用。 展开更多
关键词 微电子机械系统 惯性传感器 MEMS陀螺 MEMS加速计 MEMS惯性测量仪 小型惯性测量仪 集成光波导陀螺
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新型超高精度惯性传感器原理探索 被引量:1
20
作者 盛庆红 刘微微 王惠南 《航空制造技术》 2011年第21期100-102,共3页
惯性传感器是构成惯性导航系统的核心器件,惯性导航系统的精度与性能取决于陀螺仪和加速度计的性能,其在导航制导技术领域(尤其是国防建设)的需求是该技术拓展新方向的源动力。采用新原理、新技术发展新型高精度、小型化惯性传感器是惯... 惯性传感器是构成惯性导航系统的核心器件,惯性导航系统的精度与性能取决于陀螺仪和加速度计的性能,其在导航制导技术领域(尤其是国防建设)的需求是该技术拓展新方向的源动力。采用新原理、新技术发展新型高精度、小型化惯性传感器是惯性技术研究与发展的重要方向之一。 展开更多
关键词 超流体陀螺 加速度计 惯性技术 惯性导航系统 比力计 惯导系统 冷原子干涉仪 陀螺仪 航海仪器 惯性传感器 精度
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