MEMS微惯性测量组合标定技术研究 被引量：54

1

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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MEMS微型惯性测量组合的标定 被引量：8

2

作者 陈湾湾 陈智刚 付建平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2014年第12期36-38,41,共4页

由于MEMS器件的特殊性,在使用前必须进行标定。在MEMS器件误差数学模型的基础上,根据MEMS微惯性组合的十二位置标定方法,标定MIMU加速度计和陀螺仪的零偏稳定性和安装误差角,并将该方法应用于某MIMU的实验室标定中,验证了该标定方法的... 由于MEMS器件的特殊性,在使用前必须进行标定。在MEMS器件误差数学模型的基础上,根据MEMS微惯性组合的十二位置标定方法,标定MIMU加速度计和陀螺仪的零偏稳定性和安装误差角,并将该方法应用于某MIMU的实验室标定中,验证了该标定方法的可行性。根据实验结果,对加速度计和陀螺仪的输出进行快速补偿,能进一步提高MIMU的姿态解算和导航精度。 展开更多

关键词 微惯性测量组合(MIMU) 标定 零偏 交叉耦合系数 安装误差角

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基于机动性补偿的GPS／MEMS微惯性器件组合方法 被引量：1

3

作者 王松 战榆莉 +1 位作者 田波 李志峰 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期82-87,共6页

提出了一种新的GPS／MEMS微惯性器件组合方法，并根据组合结构的需求。设计了基于载体机动模型和卡尔曼滤波器的GPS信息滤波算法来获取由于载体轨迹机动引起的加速度，从而对基于MEMS微惯性器件的姿态测量算法进行载体机动性补偿，得到... 提出了一种新的GPS／MEMS微惯性器件组合方法，并根据组合结构的需求。设计了基于载体机动模型和卡尔曼滤波器的GPS信息滤波算法来获取由于载体轨迹机动引起的加速度，从而对基于MEMS微惯性器件的姿态测量算法进行载体机动性补偿，得到的姿态信息对GPS信号失锁不敏感，避免了传统GPS／INS组合方式在无GPS辅助时由于MEMS器件精度低而导致的姿态误差快速、无限增长的问题，而且运算量小，适合在微小型系统上实现。跑车试验表明，该新组合算法与传统GPS／INS组合相比，姿态精度略有下降，但远好于未作机动性补偿的MEMS微惯性器件的姿态测量算法。 展开更多

关键词 GPS/INS组合 mems微惯性器件 姿态估计 载体机动性补偿 卡尔曼滤波

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MEMS惯性测量组合在无人机飞行参数测量中的应用 被引量：4

4

作者 岳凤英 高松山 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2009年第6期174-176,共3页

介绍了在无人机飞行试验中应用MEMS微惯性测量组合来解算飞行姿态、速度位置等参数的某个实例。试验结果表明,由此系统所得到的数据及曲线能够很好地描述实际飞行过程。试验数据为进一步地相关分析提供了有利的依据。

关键词 无人机 捷联惯性导航 微惯性测量组合 姿态 速度 位置

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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

5

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 微惯性测量组合 加速度计

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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

6

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 微惯性测量组合 加速度计 角速度 数据融合

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微惯性测量组合关键技术与应用 被引量：3

7

作者 解旭辉 刘危 +1 位作者 张明亮 李圣怡 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2002年第2期154-159,共6页

简要回顾微惯性测量组合技术的发展和应用 ,结合目前我国的发展水平和技术条件 ,从应用的角度特别是军事应用方面分析了微惯性测量组合在应用过程中需要解决的主要问题和关键技术。文章最后指出了发展我国微惯性组合技术的道路是在有限... 简要回顾微惯性测量组合技术的发展和应用 ,结合目前我国的发展水平和技术条件 ,从应用的角度特别是军事应用方面分析了微惯性测量组合在应用过程中需要解决的主要问题和关键技术。文章最后指出了发展我国微惯性组合技术的道路是在有限的资金内以选定应用对象和应用环境为基础 ,走应用与研制相结合的道路以应用促研制。 展开更多

关键词 微机械陀螺 微机械加速度计 微惯性测量组合

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基于FPGA的微惯性测量组合电路设计 被引量：4

8

作者 徐苛杰 何鹏举 张冰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期2536-2539,2543,共5页

为了适应战术技术需要,微惯性测量装置要求具有体积小、重量轻、速度快、实时性能高等特性,目前还没有较好的方法来实现.本文提出了一种基于FPGA的硬件体系结构,在FPGA片内使用硬件描述语言编程构建了微惯性测量组合的信号采集、处理与... 为了适应战术技术需要,微惯性测量装置要求具有体积小、重量轻、速度快、实时性能高等特性,目前还没有较好的方法来实现.本文提出了一种基于FPGA的硬件体系结构,在FPGA片内使用硬件描述语言编程构建了微惯性测量组合的信号采集、处理与输出电路平台,在应用中取得了较好的效果.该电路设计具有较强的通用性,在选用不同敏感元件时可通过在线编程迅速重构FPGA片内系统,形成新的微惯性测量组合. 展开更多

关键词 微惯性测量组合(MIMU) FPGA 电路设计

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一个单芯片硅微惯性测量组合 被引量：1

9

作者 常洪龙 蒋庆华 +3 位作者 崔金强 李芊 苑伟政 杨芳 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2245-2247,2251,共4页

论文基于普通的体硅工艺设计实现了一个单片集成式硅微惯性测量组合.通过对敏感表头的结构优化设计达到异构图形长和宽的较高一致度,从而有效降低刻蚀延迟效应(RIELag)对大面积结构深刻蚀造成的影响.所加工的样片在不到1cm2的硅片面积... 论文基于普通的体硅工艺设计实现了一个单片集成式硅微惯性测量组合.通过对敏感表头的结构优化设计达到异构图形长和宽的较高一致度,从而有效降低刻蚀延迟效应(RIELag)对大面积结构深刻蚀造成的影响.所加工的样片在不到1cm2的硅片面积上同时包含了三个不同轴向的硅微加速度计和三个不同轴向的硅微陀螺,可对载体在笛卡尔坐标系内六个自由度上的运动分量进行测量.针对这六个片上惯性元器件,分别设计了相应的接口电路并进行了测试.测试表明其中的陀螺可达到1deg/s左右的精度,加速度计有33mV/gn的标度因子.论文研究表明这种单片集成式硅微惯性测量组合的实现方法工艺简单,可有效降低惯性测量组合的体积,同时具有进一步提高精度的潜力. 展开更多

关键词 硅微惯性测量组合 单片集成 体硅工艺 硅微陀螺 硅微加速度计

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一种新型微惯性测量组合布局误差模型的建立与仿真分析 被引量：1

10

作者 郝永平 肖长 王磊 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2407-2410,共4页

根据一种适合于高转速载体的微惯性测量组合布局方案,在考虑载体质心和惯性测量组合中心不重合的情况下,建立了具有惯性器件安装方位误差因素的数学模型,并进行了仿真,得到了相应的误差曲线。解决了无陀螺惯性测量系统解析出的角速度比... 根据一种适合于高转速载体的微惯性测量组合布局方案,在考虑载体质心和惯性测量组合中心不重合的情况下,建立了具有惯性器件安装方位误差因素的数学模型,并进行了仿真,得到了相应的误差曲线。解决了无陀螺惯性测量系统解析出的角速度比陀螺输出的角速度精度低,误差随时间严重发散的问题,提高了系统精度。 展开更多

关键词 高转速载体 微惯性测量组合 安装方位误差 布局方案

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微惯性测量组合系统的设计 被引量：1

11

作者 岳凤英 李永红 王恩怀 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第1期96-98,共3页

介绍了一种微惯性测量组合(MIMU)系统的设计方法。该系统由电源模块、数据采集模块和数据处理模块组成。数据采集模块用16位高精度AD和浮点放大器采集MIMU输出信号;数据处理模块采用高速单片机和嵌入式计算机进行数据处理。还介绍了数... 介绍了一种微惯性测量组合(MIMU)系统的设计方法。该系统由电源模块、数据采集模块和数据处理模块组成。数据采集模块用16位高精度AD和浮点放大器采集MIMU输出信号;数据处理模块采用高速单片机和嵌入式计算机进行数据处理。还介绍了数据采集的软件设计。该系统结构简单,为捷联系统的小型化提供了一种新的思路。经实际应用表明:该系统合理可行。 展开更多

关键词 微惯性测量组合 数据采集 数据处理

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微型惯性测量组合的构成及标定技术

12

作者 张斌珍 宋志平 李建钊 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第S1期241-243,共3页

微型惯性测量组合就是将微加速度计、微陀螺、微信号变换处理电路和信号校正电路进行综合集成,从而获得载体的综合惯性参数测量,它可以实时提供包含载体姿态和位置信息的六个独立惯性参数,利用系统集成理论,组成了微型惯性测量组合样机... 微型惯性测量组合就是将微加速度计、微陀螺、微信号变换处理电路和信号校正电路进行综合集成,从而获得载体的综合惯性参数测量,它可以实时提供包含载体姿态和位置信息的六个独立惯性参数,利用系统集成理论,组成了微型惯性测量组合样机,并对其进行了标定。 展开更多

关键词 微型惯性测量组合 微陀螺 微加速度计 标定

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微惯性测量组合的计算机辅助设计系统的设计与应用

13

作者 徐苛杰 陈明 +1 位作者 刘宗玉 潘金艳 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2005年第9期21-23,共3页

文中介绍了一个微惯性测量组合(MIMU)的计算机辅助设计系统(CADS),对该系统的结构、硬件组成、软件设计进行了描述,重点介绍了系统软件设计中的关键技术:RS-232测试技术、VC和Labwindows/CVI的混合编程技术、多线程技术、VC和Matlab的... 文中介绍了一个微惯性测量组合(MIMU)的计算机辅助设计系统(CADS),对该系统的结构、硬件组成、软件设计进行了描述,重点介绍了系统软件设计中的关键技术:RS-232测试技术、VC和Labwindows/CVI的混合编程技术、多线程技术、VC和Matlab的混合编程技术。该系统具有良好的通用性和可扩展性,可以大大提高基于高性能CPU和CPLD、FPGA等技术的微惯性测量组合的研制效率。 展开更多

关键词 微惯性测量组合 计算机辅助设计 混合编程 测试系统

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加速度计的动态特性对无陀螺微惯性测量组合性能影响的研究 被引量：5

14

作者 迟晓珠 王劲松 +1 位作者 金鸿章 王达明 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期304-307,共4页

本文以压阻式加速度计为例 ,探讨了其动态特性对无陀螺微惯性测量组合的影响。首先 ,建立了 9个加速度计的无陀螺微惯性测量组合模型 ,并推导了该模型的导航方程 ,然后根据加速度计的动态特性改进了其导航方程 ,最后进行了仿真验证。从... 本文以压阻式加速度计为例 ,探讨了其动态特性对无陀螺微惯性测量组合的影响。首先 ,建立了 9个加速度计的无陀螺微惯性测量组合模型 ,并推导了该模型的导航方程 ,然后根据加速度计的动态特性改进了其导航方程 ,最后进行了仿真验证。从仿真结果可以看出 ,对于相同的加速度计 ,输入信号的动态特性越强 ,惯性组合的误差越大。因而选用动态特性好的加速度计有助于提高无陀螺微惯性测量组合的性能。本文为无陀螺微惯性测量组合走向实用化 。 展开更多

关键词 加速度计 微惯性测量组合 飞行器控制导航技术 惯性导航

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一种微惯性与磁组合测量单元的姿态解算方法 被引量：4

15

作者 严丹 邓志红 张雁鹏 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2447-2456,共10页

目前无人机、机器人、人体动作捕捉等多个领域都需要全姿态测量方法支持,采用微惯性与磁传感器组合测量姿态是成本低、性能好、普遍使用的一种方案。针对磁力计易受外界铁磁干扰问题,提出一种基于旋转四元数、两级更新的姿态解算方法:第... 目前无人机、机器人、人体动作捕捉等多个领域都需要全姿态测量方法支持,采用微惯性与磁传感器组合测量姿态是成本低、性能好、普遍使用的一种方案。针对磁力计易受外界铁磁干扰问题,提出一种基于旋转四元数、两级更新的姿态解算方法:第1级根据建立的陀螺仪、加速度计量测模型构建损失函数,采用梯度下降法对载体俯仰角和横滚角进行更新;第2级根据建立的磁力计量测模型,采用梯度下降法对载体偏航角进行更新。利用后验估计四元数计算铁磁干扰估计量,并将其作为下一时刻的先验铁磁干扰。实验结果表明,该算法可以有效校正角速率积分带来的累积误差,提高姿态解算精度,并具有一定抗铁磁干扰能力,增强了微惯性与磁组合测量单元姿态解算方法的环境适应性。 展开更多

关键词 微惯性与磁组合测量单元 姿态解算 两级姿态更新 梯度下降法 铁磁干扰补偿

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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

16

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 微惯性测量单元(MIMU) 微机电系统(mems) 误差分析 整体标定 误差补偿

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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

17

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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一种微惯性/软件接收机超紧组合方案研究 被引量：3

18

作者 富立 王玲玲 +1 位作者 高鹏 郭志英 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期660-664,共5页

为了改善软件接收机性能,提出一种微惯性/软件接收机非线性超紧组合方案.分析接收机跟踪环路和微惯性测量组件非线性的基础上,提出了非线性跟踪滤波器和非线性组合滤波器的设计方法.基于跑车实验数据完成了该超紧组合系统性能的试验验证... 为了改善软件接收机性能,提出一种微惯性/软件接收机非线性超紧组合方案.分析接收机跟踪环路和微惯性测量组件非线性的基础上,提出了非线性跟踪滤波器和非线性组合滤波器的设计方法.基于跑车实验数据完成了该超紧组合系统性能的试验验证.结果表明,在即时码In-phase/Quadra-phase信号较弱的情况下,该超紧组合跟踪环路仍保持较高的跟踪精度. 展开更多

关键词 超紧组合 软件接收机 微惯性测量组件 非线性滤波

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用于空间手势输入的无陀螺微惯性测量单元设计

19

作者 王祥雒 杨春蕾 郑瑞娟 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期208-212,共5页

针对三维空间手势输入的特点,提出了一种基于双路三轴MEMS加速度计的对称配置方案及角速度、线加速度解算方法。该方法使用两个三轴MEMS加速度计以及对称的硬件布局构成无陀螺微惯性测量单元,基于积分法计算测量单元的角速度和质心处线... 针对三维空间手势输入的特点,提出了一种基于双路三轴MEMS加速度计的对称配置方案及角速度、线加速度解算方法。该方法使用两个三轴MEMS加速度计以及对称的硬件布局构成无陀螺微惯性测量单元,基于积分法计算测量单元的角速度和质心处线加速度,利用角速度解析式中的冗余信息对解算积累误差进行估计并实施误差补偿。该方案避免使用陀螺组件,两路加速度计在长轴方向上的对称编排方式保证了测量单元的小体积、狭长几何特征,便于手持;相应的角速度解算方法形式简单,适用于采样时长短、测量单元横滚角变化量小的三维空间手势特征提取和识别领域。仿真实验证明了该方案的可行性和有效性。 展开更多

关键词 手势输入 微惯性测量单元 mems加速度计 误差补偿

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H_∞滤波在微惯性组合导航系统中的应用 被引量：5

20

作者 陈志刚 陈刚 +1 位作者 仲昕 刘俊 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期456-459,463,共5页

基于微机电(MEMS)惯性仪表构成的微惯性测量装置(MIMU),其系统噪声特性不确定,影响了卡尔曼滤波器收敛过程,从而对MIMU/GPS组合系统性能产生不利影响。将鲁棒H∞滤波技术应用于该组合系统,确定了一种H∞滤波求解方法,给出了滤波器的推... 基于微机电(MEMS)惯性仪表构成的微惯性测量装置(MIMU),其系统噪声特性不确定,影响了卡尔曼滤波器收敛过程,从而对MIMU/GPS组合系统性能产生不利影响。将鲁棒H∞滤波技术应用于该组合系统,确定了一种H∞滤波求解方法,给出了滤波器的推导步骤。该算法虽不具备最优滤波特性,但却具有更好的稳定性和鲁棒性。通过仿真实验,确定了H∞滤波器中的性能因子γ具体数值,使滤波器在可接受的估计精度下具有最佳鲁棒效果,它能在复杂的噪声环境下很好地估计出MIMU的主要误差,验证了H∞滤波对于噪声的不敏感程度和鲁棒性,提高了MIMU/GPS这类组合导航系统整体性能。 展开更多

关键词 微惯性测量装置 组合导航 H∞滤波 鲁棒

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