基于AHRS的人体姿态捕捉系统的设计与实现 被引量：6

1

作者 张庆宾 田国会 张衍儒 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1292-1298,共7页

研究了利用穿戴式传感器进行人体姿态捕捉的问题。设计实现了一种被称做姿态航向参考系统(AHRS)的传感器模块,将AHRS模块绑定在人体的主要运动关节,其采集的陀螺仪、加速度计和磁力计信号经过基于小波变换的降噪处理后,对三种传感器进... 研究了利用穿戴式传感器进行人体姿态捕捉的问题。设计实现了一种被称做姿态航向参考系统(AHRS)的传感器模块,将AHRS模块绑定在人体的主要运动关节,其采集的陀螺仪、加速度计和磁力计信号经过基于小波变换的降噪处理后,对三种传感器进行基于扩展卡尔曼滤波算法的数据融合,解算出人体关节的运动姿态。通过WIFI模块将各个关节的姿态数据发送到计算机,上位机软件利用OPENGL技术建立了人体三维骨骼模型,并根据接收的数据对人体姿态与骨骼模型进行坐标转换和关节解耦,将人体姿态动作直观地显示出来。实验结果表明,所设计的惯性传感器模块AHRS的检测精度高,稳定性好,没有数据漂移和累积误差,所提出的姿态捕捉系统能够准确地检测人体姿态动作,反应速度快,满足实时性的要求。 展开更多

关键词 姿态航向参考系统(ahrs) 小波变换 数据融合 扩展卡尔曼滤波器 人体姿态捕捉

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基于AHRS与PDR融合的个人室内自定位方法研究 被引量：1

2

作者 彭锐 程磊 +1 位作者 代雅婷 赵熙桐 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2018年第6期567-574,共8页

针对个人室内自定位问题,本文提出了基于航姿系统(AHRS)与行人航位推算(PDR)融合的自定位方法。该方法分为4部分:在步频测量中通过加速度计数据变化反映行人步行状态,在步长估计中利用模糊决策的方式获得较为合理的计算步长,在姿态估计... 针对个人室内自定位问题,本文提出了基于航姿系统(AHRS)与行人航位推算(PDR)融合的自定位方法。该方法分为4部分:在步频测量中通过加速度计数据变化反映行人步行状态,在步长估计中利用模糊决策的方式获得较为合理的计算步长,在姿态估计中使用AHRS来得到低动态下个人相对精确的姿态信息,在位姿计算中结合步长和姿态数据最终计算得到个人的位姿信息。进行了不同室内环境下的实验以及与PDR方法的仿真对比,实验结果证明了该方法的可行性,仿真对比结果表明了该方法的有效性,室内定位误差不超过0. 5m。 展开更多

关键词 个人室内自定位 航姿系统(ahrs) 行人航位推算(PDR) 模糊决策

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基于卡尔曼滤波器的数字式捷联航姿系统算法设计 被引量：24

3

作者 汪芳 朱少华 雷宏杰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第2期208-211,共4页

提出了一种基于卡尔曼滤波器的捷联航姿算法,利用加速度及磁航向作为观测量,结合四元数微分方程,采用信息融合手段对姿态信息及陀螺漂移进行修正。半实物仿真结果证明,该算法合理可行,达到了预期效果,为新型数字捷联式航姿系统研发奠定... 提出了一种基于卡尔曼滤波器的捷联航姿算法,利用加速度及磁航向作为观测量,结合四元数微分方程,采用信息融合手段对姿态信息及陀螺漂移进行修正。半实物仿真结果证明,该算法合理可行,达到了预期效果,为新型数字捷联式航姿系统研发奠定了基础。 展开更多

关键词 捷联 航姿系统 四元数 卡尔曼滤波器

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捷联惯性航姿系统中的模糊内阻尼算法研究 被引量：18

4

作者 杜亚玲 刘建业 +1 位作者 刘瑞华 孙永荣 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期274-278,共5页

舒勒周期振荡和傅科周期振荡会影响捷联惯性航姿系统的精度。本文将传统的平台内阻尼的思想引入到捷联惯性航姿系统中,通过设计水平回路中的三阶内阻尼网路,利用系统本身的速度信息来阻尼周期振荡。由于改变了舒拉调整条件,内阻尼算法... 舒勒周期振荡和傅科周期振荡会影响捷联惯性航姿系统的精度。本文将传统的平台内阻尼的思想引入到捷联惯性航姿系统中,通过设计水平回路中的三阶内阻尼网路,利用系统本身的速度信息来阻尼周期振荡。由于改变了舒拉调整条件,内阻尼算法只有在系统加速度较小的情况下才能使用。文中根据模糊理论对三轴加速度计的输出分析系统运动状态,判别是否能够使用内阻尼网路。仿真和实验证明,模糊内阻尼算法明显抑制了舒勒周期振荡和傅科周期振荡,有效提高了捷联惯性航姿系统精度。 展开更多

关键词 捷联惯性航姿系统 舒勒周期振荡 傅科周期振荡 阻尼 模糊理论

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基于低成本IMU的捷联航姿系统软件设计与实现 被引量：9

5

作者 王玲玲 富立 陈三 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期379-382,387,共5页

在已设计好的捷联航姿系统硬件平台基础上,集传感器信息处理模块、航姿解算模块和信息融合模块于一体,综合设计了基于低成本IMU的捷联航姿系统软件算法。特别是在信息融合模块中采用了基于模糊推理的变加权系数多传感器信息融合算法,从... 在已设计好的捷联航姿系统硬件平台基础上,集传感器信息处理模块、航姿解算模块和信息融合模块于一体,综合设计了基于低成本IMU的捷联航姿系统软件算法。特别是在信息融合模块中采用了基于模糊推理的变加权系数多传感器信息融合算法,从而实现对惯性数据的融合,减小了系统随时间积累的航姿误差,保证航姿系统的精度指标满足要求(静态航姿精度±1.0°,动态航姿精度±2.5°)。软件算法的验证采用低成本MT9-B惯性测量组件的实测数据分别进行了静、动态实验。实验结果表明,所设计的软件算法可时实进行低成本陀螺的零偏估计与补偿,并能准确地进行多传感器信息融合,从而能够有效地提高系统的航姿精度。 展开更多

关键词 捷联航姿系统 四元数 航姿解算 模糊推理 信息融合 软件设计

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航姿系统内阻尼的模糊自适应滤波算法 被引量：10

6

作者 刘建业 杜亚玲 +1 位作者 祝燕华 李荣冰 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期137-142,共6页

平台式惯性航姿系统的内阻尼算法通过阻尼网络将自身的速度信息加到系统中,达到提高姿态精度的目的。本文将该思想引入到捷联式惯性航姿系统中,在系统加速度较小时,利用加速度计的输出估计系统姿态角,通过卡尔曼滤波的形式补偿姿态误差... 平台式惯性航姿系统的内阻尼算法通过阻尼网络将自身的速度信息加到系统中,达到提高姿态精度的目的。本文将该思想引入到捷联式惯性航姿系统中,在系统加速度较小时,利用加速度计的输出估计系统姿态角,通过卡尔曼滤波的形式补偿姿态误差。由于内阻尼算法只有在系统加速度较小的情况下才能使用,本文设计了模糊自适应控制器,根据三轴加速度计的输出进行自适应判断内阻尼算法是否可用,调整内阻尼卡尔曼滤波器的量测误差方差阵,从而避免了滤波器的发散。仿真和实验表明,内阻尼的模糊自适应算法可明显抑制舒勒周期振荡和傅科周期振荡,避免了系统姿态漂移,有效提高了捷联惯性航姿系统的精度。 展开更多

关键词 捷联惯性航姿系统 阻尼 模糊自适应控制器 卡尔曼滤波

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一种面向捷联航姿系统的模糊全阻尼算法 被引量：4

7

作者 杜亚玲 刘建业 姜涌 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期283-287,共5页

提出了一种新的模糊全阻尼算法.根据控制理论的思想,该算法在系统3个回路中分别加入不同的阻尼反馈网络,通过引入磁航向信息和充分利用系统本身速度信息来阻尼有害信息.由于水平回路阻尼网络的使用有一定的限制条件,系统设计了模糊控制... 提出了一种新的模糊全阻尼算法.根据控制理论的思想,该算法在系统3个回路中分别加入不同的阻尼反馈网络,通过引入磁航向信息和充分利用系统本身速度信息来阻尼有害信息.由于水平回路阻尼网络的使用有一定的限制条件,系统设计了模糊控制器来控制阻尼网络的使用.仿真和试验证明:模糊全阻尼算法明显抑制了舒拉周期振荡和傅科周期振荡,有效地提高了捷联航姿系统的精度. 展开更多

关键词 航向姿态参考系统 捷联磁航向仪 阻尼 模糊控制器

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旋转IMU在光纤捷联航姿系统中的应用 被引量：33

8

作者 王其 徐晓苏 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第3期265-268,共4页

惯性测量单元输出信号的精度直接影响捷联惯性导航系统的精度,为了提高捷联系统的精度,以舰船光纤捷联惯性航姿系统为应用对象,采用了双轴旋转机构连续匀速旋转IMU的系统方法,把惯性测量单元输出信号中的漂移误差调制成正弦信号,通过捷... 惯性测量单元输出信号的精度直接影响捷联惯性导航系统的精度,为了提高捷联系统的精度,以舰船光纤捷联惯性航姿系统为应用对象,采用了双轴旋转机构连续匀速旋转IMU的系统方法,把惯性测量单元输出信号中的漂移误差调制成正弦信号,通过捷联算法中的积分运算可以有效地消除陀螺和加速度计中的漂移误差,从而有效地提高捷联惯性航姿系统的精度,并进行了系统仿真实验。仿真结果表明:经过旋转以后的IMU输出信号误差较传统非旋转方法可以减小一个数量级。基于双轴旋转IMU的系统方法可以有效地减小IMU输出信号漂移误差和提高捷联惯性航姿系统的精度。 展开更多

关键词 捷联航姿系统 双轴旋转 光纤陀螺仪 惯性测量单元

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光纤捷联航姿基准系统的设计与实现 被引量：4

9

作者 王宇 王庆 +1 位作者 吴峻 万德钧 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第2期128-131,共4页

针对光纤陀螺仪及捷联系统的特点,研究并实现了一种基于光纤陀螺仪的捷联航姿基准系统。以PC/104作为导航计算机,采用I/F转换回路及计数线路构成加速度计的数字信号采集系统,采用智能多串口线路完成各模块之间的通讯任务,构成捷联式航... 针对光纤陀螺仪及捷联系统的特点,研究并实现了一种基于光纤陀螺仪的捷联航姿基准系统。以PC/104作为导航计算机,采用I/F转换回路及计数线路构成加速度计的数字信号采集系统,采用智能多串口线路完成各模块之间的通讯任务,构成捷联式航姿基准系统原理样机。在此基础上,设计了系统的机械编排方案、传感器的误差补偿方案和闭环卡尔曼滤波器。样机的测试结果表明:样机满足系统设计要求,在温控环境中,其精度优于基于挠性陀螺仪的捷联航姿系统。 展开更多

关键词 光纤陀螺仪 捷联航姿系统 卡尔曼滤波 PC/104

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星敏感器辅助的捷联光纤航姿误差在线估计方法研究 被引量：5

10

作者 郑振宇 高延滨 +1 位作者 何昆鹏 侯建军 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期509-515,共7页

提出了一种基于星敏感器辅助的舰载光纤捷联航姿系统(SAHRS)误差在线估计方法,以初始时刻舰船惯性坐标系为参考系,直接以星敏感器输出惯性姿态为基准,估计陀螺仪的常值漂移;在舰船系泊状态下,以重力矢量在惯性空间的投影为基准,利用比... 提出了一种基于星敏感器辅助的舰载光纤捷联航姿系统(SAHRS)误差在线估计方法,以初始时刻舰船惯性坐标系为参考系,直接以星敏感器输出惯性姿态为基准,估计陀螺仪的常值漂移;在舰船系泊状态下,以重力矢量在惯性空间的投影为基准,利用比力的积分量构建观测值,估计加速度计零偏。该方法无需拆卸系统,陀螺与加速度计误差估计完全分离,估计收敛速度快、实时性好。仿真结果表明:该方法可实现在静止基座和摇摆基座条件下捷联航姿陀螺仪常值漂移及水平加速度计零偏的在线估计,估计精度分别优于0.02°/h和50μg. 展开更多

关键词 控制科学与技术 在线标定 光纤陀螺 捷联航姿基准系统 星敏感器

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无人机捷联航姿系统磁航向误差分析 被引量：5

11

作者 富立 刘文丽 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第6期650-652,共3页

为进一步提高某型飞机捷联航姿系统的磁航向精度,分析了该系统中姿态角误差对磁航向精度的影响,详细推导了磁航向角的误差公式。结合某型飞机的特点,对误差公式做了进一步简化分析,结论表明磁航向角的误差大小主要由姿态角误差的平方和... 为进一步提高某型飞机捷联航姿系统的磁航向精度,分析了该系统中姿态角误差对磁航向精度的影响,详细推导了磁航向角的误差公式。结合某型飞机的特点,对误差公式做了进一步简化分析,结论表明磁航向角的误差大小主要由姿态角误差的平方和决定。采用试飞数据进行仿真,结果验证了误差公式及分析结论的正确性。 展开更多

关键词 捷联航姿系统 磁航向 误差分析 姿态

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模糊推理在捷联航姿系统中的应用 被引量：5

12

作者 王玲玲 富立 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第6期45-47,共3页

为了减小捷联航姿系统航姿解算过程中陀螺漂移和积分过程等因素对航姿精度的影响,结合各传感器输出与载体运动状态相关的特性,提出了一种基于模糊推理的IMU(惯性测量组件)/磁传感器信息融合方法。通过模糊推理系统判断出载体当前的运动... 为了减小捷联航姿系统航姿解算过程中陀螺漂移和积分过程等因素对航姿精度的影响,结合各传感器输出与载体运动状态相关的特性,提出了一种基于模糊推理的IMU(惯性测量组件)/磁传感器信息融合方法。通过模糊推理系统判断出载体当前的运动状态,在准静态下对IMU中陀螺解算的姿态信息和加表解算的姿态信息进行融合可提高载体的姿态精度,对陀螺解算的航向信息和准静态下磁罗经提供的航向信息进行融合可提高载体的航向精度。经过跑车试验且与跑车过程中作为基准的光纤/GPS航姿系统的航姿结果进行比较,验证了该推理过程和融合算法的正确性。 展开更多

关键词 捷联航姿系统 模糊推理 信息融合 惯性测量组合 磁罗经

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基站雷达与AIS引导的水面无人艇遥控系统 被引量：3

13

作者 冯爱国 刘锡祥 吴炜 《雷达科学与技术》 北大核心 2017年第1期55-60,67,共7页

针对无人艇进行海面监测、海难搜救等具体任务需求,以现有小型舰船及动力操控设备为基础,设计并实现了一种水面无人艇导航与控制遥控系统。系统中路径规划/航迹监控模块可根据基站先验地理信息的路径规划及预设极限可航范围监控航行轨迹... 针对无人艇进行海面监测、海难搜救等具体任务需求,以现有小型舰船及动力操控设备为基础,设计并实现了一种水面无人艇导航与控制遥控系统。系统中路径规划/航迹监控模块可根据基站先验地理信息的路径规划及预设极限可航范围监控航行轨迹;危险评价/操控决策模块对雷达跟踪数据及AIS参数的实时分析,获取艇周目标与无人艇的碰撞危险评价,给出无人艇试操纵避让方案;信息交互模块利用4G网络通信技术实现艇上传感器与遥控系统间的数据交互;艇载工控机终端响应模块在收到指令后,仿云台控制利用PELCO-D协议驱动艇上车舵设备。基于某江域的试验结果表明,控制基站与艇数据交换可靠,艇车舵系统能有效响应遥指令。 展开更多

关键词 雷达跟踪 自动识别系统 无人艇 航姿参考系统 遥控

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展望FOG在舰艇导航中的应用 被引量：7

14

作者 万德钧 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2002年第1期1-5,共5页

在简述光纤陀螺(FOG)的发展与现状的基础上,对国外捷联式FOG航姿基准、FOG平台罗经和FOG在潜艇惯导系统中的应用进行了述评。最后,对我国发展基于FOG的舰载导航仪器提出几点建议。

关键词 光纤陀螺 陀螺罗经 捷联式航姿基准 惯性导航系统 舰艇导航 FOG

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舰载导弹捷联惯导系统原位标定技术研究 被引量：3

15

作者 戴邵武 贺毅 +1 位作者 徐胜红 郭少军 《舰船电子工程》 2011年第9期47-49,59,共4页

文章针对舰载导弹捷联惯导系统,提出了一种原位标定方案。此方案在不需要将惯导系统从导弹上拆下来,且无需借助转台等测试设备的条件下,利用捷联基准提供的速度和姿态信息,采用系统级标定法对惯性器件误差进行了标定。计算机仿真结果表... 文章针对舰载导弹捷联惯导系统,提出了一种原位标定方案。此方案在不需要将惯导系统从导弹上拆下来,且无需借助转台等测试设备的条件下,利用捷联基准提供的速度和姿态信息,采用系统级标定法对惯性器件误差进行了标定。计算机仿真结果表明,文中给出的方法可以有效地完成导弹捷联惯导系统原位标定,且标定精度较高,具有较强的实际意义。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 原位标定 捷联基准

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基于内阻尼的捷联航姿算法 被引量：4

16

作者 蔡春龙 孟祥涛 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第3期278-281,共4页

捷联惯性航姿系统自身的特征就是误差存在舒勒周期振荡和傅科周期振荡,这就限制了捷联惯性航姿系统的精度。为了提高系统精度,将传统的平台内阻尼的思想引入到捷联惯性航姿系统中,通过设计水平回路中误差通道的三阶内阻尼网络,利用系统... 捷联惯性航姿系统自身的特征就是误差存在舒勒周期振荡和傅科周期振荡,这就限制了捷联惯性航姿系统的精度。为了提高系统精度,将传统的平台内阻尼的思想引入到捷联惯性航姿系统中,通过设计水平回路中误差通道的三阶内阻尼网络,利用系统自身的速度信息来阻尼周期振荡,同时在内阻尼思想基础上提出了基于内阻尼的捷联航姿算法。由于改变了舒勒调谐的条件,内阻尼算法只有在加速度较小的条件下才能适用。通过数字仿真证明,在载体加速度较小的条件下,新的算法能够抑制舒勒周期振荡和傅科周期振荡,提高了捷联惯性航姿系统的精度。 展开更多

关键词 捷联惯性航姿系统 舒勒周期振荡 傅科周期振荡 内阻尼

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罗经回路在船用航姿系统中的应用与工程实现 被引量：4

17

作者 孟祥涛 蔡春龙 《中国舰船研究》 2008年第6期61-65,共5页

由惯性导航原理的特性可知,纯惯性无阻尼航姿系统的误差将出现明显的周期性振荡,并随时间发散,如水平姿态误差体现出傅科周期调制舒勒周期振荡,方位误差体现出地球周期振荡。若在水平回路中加入阻尼网络,可使其舒勒周期振荡衰减,傅科周... 由惯性导航原理的特性可知,纯惯性无阻尼航姿系统的误差将出现明显的周期性振荡,并随时间发散,如水平姿态误差体现出傅科周期调制舒勒周期振荡,方位误差体现出地球周期振荡。若在水平回路中加入阻尼网络,可使其舒勒周期振荡衰减,傅科周期振荡也将随之消失,再加入方位阻尼,就能完成内全阻尼网络的设计。文章将平台精对准中罗经回路的思想引入到捷联航姿系统中,并通过改变原有航姿算法以达到内全阻尼的目的,最后的数字仿真结果表明,该新算法可使航姿系统不依赖任何外部信息就能使姿态精度得到提高。 展开更多

关键词 航姿系统 全阻尼 罗经回路 捷联惯性导航

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光纤捷联航姿系统在“动中通”的应用 被引量：4

18

作者 董蓉霞 《电子设计工程》 2010年第5期76-77,共2页

为解决各种环境下"动中通"天线对目标的快速捕获和精确跟踪,天线控制系统采用了低成本光纤捷联航姿系统与单脉冲自跟踪系统相结合的控制技术,目标可见时采用单脉冲自跟踪,同时利用单脉冲自跟踪精度高的特点对光纤捷联航姿系... 为解决各种环境下"动中通"天线对目标的快速捕获和精确跟踪,天线控制系统采用了低成本光纤捷联航姿系统与单脉冲自跟踪系统相结合的控制技术,目标可见时采用单脉冲自跟踪,同时利用单脉冲自跟踪精度高的特点对光纤捷联航姿系统实时标校,使航姿系统长期保持在高精度的惯性导航水平上;目标被遮挡后利用光纤捷联航姿系统引导跟踪,通过试验及数据分析,该技术的使用使"动中通"天线在任何环境下,跟踪精度达1/10半功率波束宽度,对目标的捕获时间小于1 s。 展开更多

关键词 动中通 光纤捷联航姿系统 单脉冲自跟踪系统 捕获 跟踪

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船用光纤陀螺航姿系统动态对准

19

作者 蔡晓佳 黄继勋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第2期143-146,共4页

为提高船用航姿系统的对准精度和对准速度,提出了摇摆条件下的两位置对准方案。应用分段线性定常系统理论和可观测度的奇异值分解法,分析了动基座下航姿系统的可观测性和可观测度,并在摇摆台上进行了光纤陀螺航姿系统的两位置对准试验... 为提高船用航姿系统的对准精度和对准速度,提出了摇摆条件下的两位置对准方案。应用分段线性定常系统理论和可观测度的奇异值分解法,分析了动基座下航姿系统的可观测性和可观测度,并在摇摆台上进行了光纤陀螺航姿系统的两位置对准试验。理论分析结果表明,两位置对准可以提高系统状态变量的可观测度,尤其对加速度计误差和方位失准角的可观测度提高作用明显。摇摆试验的结果则表明,两位置对准可以使方位角对准精度提高3倍以上,同时加快了卡尔曼滤波器的收敛速度。摇摆条件下的两位置对准为船用航姿系统动态对准提供了新的途径。 展开更多

关键词 光纤陀螺 航姿系统 初始对准 分段线性定常系统

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BLKF方法抑制MEMS惯性传感器随机噪声

20

作者 赵新 赵忠华 +1 位作者 曹一文 鲁兴龙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期900-904,共5页

针对微机电系统(MEMS)惯性传感器应用卡尔曼滤波(KF)处理数据时随机噪声难以估计的缺点,提出一种基于贝叶斯拉普拉斯卡尔曼滤波(BLKF)的随机噪声更新方法。该方法利用拉普拉斯近似算法,将贝叶斯边缘分布近似表示,能够避免贝叶斯方法更... 针对微机电系统(MEMS)惯性传感器应用卡尔曼滤波(KF)处理数据时随机噪声难以估计的缺点,提出一种基于贝叶斯拉普拉斯卡尔曼滤波(BLKF)的随机噪声更新方法。该方法利用拉普拉斯近似算法,将贝叶斯边缘分布近似表示,能够避免贝叶斯方法更新过程中由于数据维数较大造成后验边缘分布较难估计的情况,提高对随机噪声的更新效率和精度。通过陀螺仪转台实验采集实验数据,运用KF与BLKF分别滤波。对比滤波结果可发现,BLKF比KF能更好地反映真实角速度状态。同时,在陀螺仪角速度变化时,BLKF的可靠性和准确性更高,滤波效果更具优势,能够达到抑制MEMS惯性传感器随机噪声的目的。 展开更多

关键词 惯性导航 MEMS航姿参考系统(ahrs) 贝叶斯 拉普拉斯 随机噪声

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