检索结果-内蒙古大学图书馆

微计算机信息 2008年第26期24卷 152-153,21页

作者：王犇袁涛谭涛清华大学

微机电(MEMS)惯性传感器应用日益广泛,本文给出了一种基于新型MEMS陀螺仪的微惯性测量系统的实现。系统采用了ANALOG DIVICES公司的AIDS16255陀螺仪,其精度较高,并增加了校准功能,能够在内部对敏感度和偏差因子进行补偿。系统具有体积... 详细信息

微机电(MEMS)惯性传感器应用日益广泛,本文给出了一种基于新型MEMS陀螺仪的微惯性测量系统的实现。系统采用了ANALOG DIVICES公司的AIDS16255陀螺仪,其精度较高,并增加了校准功能,能够在内部对敏感度和偏差因子进行补偿。系统具有体积小、重量轻、可扩展性好等特点。本文给出了系统的原理图和软件流程的关键内容。

关键词：微惯性测量系统 MEMS陀螺仪

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基于STM32与MEMS器件的微惯性测量系统设计

基于STM32与MEMS器件的微惯性测量系统设计

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作者：雷宇晴华中科技大学

学位级别：硕士

MEMS技术自成立以来,从理论研究到实际仪器仪表的应用都受到越来越多国内外机构的重视。用MEMS惯性器件构建的测量系统具备体积小、质量轻、价格低且能自主工作等优点,在航空航天、军事及民事领域都有十分广泛的应用。因此本文在MEMS技... 详细信息

MEMS技术自成立以来,从理论研究到实际仪器仪表的应用都受到越来越多国内外机构的重视。用MEMS惯性器件构建的测量系统具备体积小、质量轻、价格低且能自主工作等优点,在航空航天、军事及民事领域都有十分广泛的应用。因此本文在MEMS技术的作用下设计实现了基于STM32与MEMS器件的微惯性测量系统。本文通过对微惯性测量系统的组成进行分析,最终确定了本文的设计,由三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁强计以及微控制器STM32F103和计算机处理系统组成。此系统中陀螺仪能够保证载体的动态性能,加速度计和磁强计能够补偿陀螺仪的零点漂移。既改善了系统的精度,又增强了系统的鲁棒性。姿态解算是本文的一个重要部分。首先根据陀螺仪测得的角速率通过四元数算法来计算得到姿态角。其次根据加速度计和磁强计的测量值结合重力加速度和磁场特性也可得到姿态角。最后针对惯性传感器的特性设计出一种卡尔曼滤波器对得到的两组姿态角误差进行校正,得到姿态角的最优估计值,保证测量精度。微惯性测量系统的硬件平台是在Altium Designer的开发环境下,用STM32F103作为微控制器,综合所用到的MEMS器件(微惯性加速度计、陀螺仪和磁强计)设计的。软件平台是在Keil MDK的编译环境下,通过软件驱动模块将软硬件接口进行连接来设计的。上位机三维动态显示界面是在VS2010的开发环境下,结合OpenGL和串口控件MSComm来设计的。本文最后通过对微惯性测量系统的静态实验和动态实验,分析了系统的静态误差和动态误差,从而证明了该微惯性测量系统的有效性。

关键词： MEMS技术微惯性测量系统 STM32 卡尔曼滤波器姿态解算

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弹载小型抗高过载微惯性测量系统设计

弹载小型抗高过载微惯性测量系统设计

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作者：胡陈君中北大学

学位级别：硕士

随着未来战争形式逐渐向局部战争转化，常规战争仍然是主要战争解决手段。最佳的战争效果就是使用最小的代价创造出最大的杀伤价值，那么实施精确打击则成为现代战争的主要作战方式，随之衍生的常规武器制导化改造则成为必然趋势。针对... 详细信息

随着未来战争形式逐渐向局部战争转化，常规战争仍然是主要战争解决手段。最佳的战争效果就是使用最小的代价创造出最大的杀伤价值，那么实施精确打击则成为现代战争的主要作战方式，随之衍生的常规武器制导化改造则成为必然趋势。针对制导弹药弹体空间狭窄的特点和高过载的恶劣发射环境，提出了一种基于微机电系统（MEMS）惯性器件的弹载小型抗高过载微惯性测量系统的设计方法，该系统主要由微惯性测量组合和数据采集存储装置组成。本文在探讨微惯性测量组合单元（MIMU）结构设计原则和要求的基础上，充分利用弹体空间，在满足测量精度要求的同时缩小了微惯性测量组合的体积和重量，并采用特殊的灌封材料和工艺，通过多重防护技术，极大地提高了微惯性测量组合结构的抗高过载性能。利用ANSYS力学建模仿真分析对微惯性测量组合结构设计进行可行性分析与验证，仿真结果表明该结构力学性能良好，抗过载能力强。数据采集存储装置采用现场可编程门阵列（FPGA）控制高速模数转换芯片，将采集到的弹体飞行的模拟信号转换为数字量并实时存储到FLASH中，实现全弹道内弹体飞行数据的记录。最后，建立微惯性测量组合单元的误差标定补偿模型，对系统安装误差进行补偿，以提高系统精度。通过冲击台抗高过载试验和弹载飞行测试试验对相关技术、方法进行了验证，试验表明该系统能够满足制导弹药对微惯性测量系统的小体积和抗高过载的要求，并完整记录弹体飞行过程中的数据，对制导弹药飞行姿态、位置和速度等参数的精确测量有一定的工程应用价值。

关键词：微惯性测量系统 MIMU 小型化抗高过载数据采集

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一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法

一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法

引用

作者：李杰张樨张晓明申冲马喜宏车晓蕊邹姗蓉 030051 山西省太原市尖草坪区学院路3号

本发明涉及半捷联微惯性测量系统，具体是一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法。本发明解决了现有半捷联微惯性测量系统的精度无法进一步提高的问题。一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法，该方法是采用如下步骤实现的... 详细信息

标准号: CN106840195A

本发明涉及半捷联微惯性测量系统，具体是一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法。本发明解决了现有半捷联微惯性测量系统的精度无法进一步提高的问题。一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤S1：假设在初始时刻，s系、b系、b'系重合；步骤S2：IMU处于微旋状态；步骤S3：测量弹体的旋转角度与IMU的微旋角度之差；步骤S4：得到b'系到n系的坐标转换矩阵；步骤S5：由表示b'系到n系的坐标转换矩阵；步骤S6：IMU先正旋，再反旋；步骤S7：将式(3)分别代入式(7)和式(8)中；步骤S8：得到IMU正旋和反旋时的姿态角误差；步骤S9：得到一个正反转周期的姿态角误差。本发明适用于高速旋转弹药的飞行姿态测量。

关键词：微惯性测量系统坐标转换矩阵姿态角误差误差抑制旋转式反旋正旋飞行姿态测量初始时刻正反转重合弹体测量弹药

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一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法

一种旋转式半捷联微惯性测量系统误差抑制方法

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作者：李杰张樨张晓明申冲马喜宏车晓蕊邹姗蓉 030051 山西省太原市尖草坪区学院路3号

标准号: CN106840195B

关键词：微惯性测量系统坐标转换矩阵姿态角误差误差抑制旋转式反旋正旋飞行姿态测量初始时刻正反转重合弹体测量弹药

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一种微惯性测量系统的汽车档位信息采集装置及采集方法

一种微惯性测量系统的汽车档位信息采集装置及采集方法

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作者：许宇飞 211112 江苏省南京市江宁区天印大道1555号

本发明公开了一种微惯性测量系统的汽车档位信息采集装置及其采集方法，包括第一微惯性测量组件、第二微惯性测量组件和线缆；第二微惯性测量组件固定在档位操纵杆上，第一微惯性测量组件安装在车体内，并通过线缆与第二微惯性测量组件... 详细信息

标准号: CN105203105B

本发明公开了一种微惯性测量系统的汽车档位信息采集装置及其采集方法，包括第一微惯性测量组件、第二微惯性测量组件和线缆；第二微惯性测量组件固定在档位操纵杆上，第一微惯性测量组件安装在车体内，并通过线缆与第二微惯性测量组件连接；第二微惯性测量组件包括第二陀螺仪模块；第一微惯性测量组件包括用于供电的电源模块、微处理器MCU和分别与微处理器MCU连接的第一陀螺仪模块、自学习和校准电路模块、接口电路。该装置结构简单、可靠性高、集成度高，便于安装。

关键词：测量组件微惯性微处理器MCU 陀螺仪线缆微惯性测量系统信息采集装置档位操纵杆便于安装电源模块接口电路汽车档位校准电路装置结构集成度自学习车体采集供电

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一种微惯性测量系统的汽车档位信息采集装置及采集方法

一种微惯性测量系统的汽车档位信息采集装置及采集方法

引用

作者：许宇飞 211112 江苏省南京市江宁区天印大道1555号

标准号: CN105203105A

关键词：测量组件微惯性陀螺仪线缆微惯性测量系统信息采集装置微处理器MCU 档位操纵杆与微处理器便于安装采集方法电源模块接口电路可靠性高汽车档位校准电路装置结构集成度自学习连接车体一种供电固定公开

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高速旋转火箭弹用微惯性测量系统性能增强技术研究

高速旋转火箭弹用微惯性测量系统性能增强技术研究

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作者：张樨中北大学

学位级别：博士

常规弹药急需对制导化改造,以提高其打击精度和首发命中率,增强打击效果,提升作战效能。高速旋转火箭弹作为一种库存数量巨大的常规弹药,其制导化改造需求更为迫切,而弹体姿态与位置等导航参数的全自主高精度的可靠测量,是实现其制导化... 详细信息

常规弹药急需对制导化改造,以提高其打击精度和首发命中率,增强打击效果,提升作战效能。高速旋转火箭弹作为一种库存数量巨大的常规弹药,其制导化改造需求更为迫切,而弹体姿态与位置等导航参数的全自主高精度的可靠测量,是实现其制导化改造首要解决的核心关键技术之一。受火箭弹高旋、高动态、弹内可用空间狭窄等特殊应用环境制约,导弹中的惯性测量系统无法移植应用,而利用卫星和地磁等导航方法的弹载测试系统,因其自主性和可靠性差的致命弱点,始终难以被推广应用。基于微机电惯性器件的微惯性测量系统,由于其自主性强、可靠性高、体积小、重量轻、成本低、功耗小、启动时间短及环境适应性好等诸多优势,被国内外普遍认为是实现常规弹制导化改造的首选方案。然而,受高速旋转火箭弹轴向高旋与微机电惯性器件精度较低的影响,现有的微惯性测量系统精度无法满足实际应用需求。针对高旋引起的传感器选用量程与系统测量所需精度不匹配问题,中北大学前期开展了滚转隔离式惯性测量系统的研究与设计,主要解决了高旋环境下微惯性测量系统的旋转适应性问题,然而系统的精度性能还有待进一步提升。因此,开展高速旋转火箭弹用微惯性测量系统性能增强技术研究,对解决高速旋转火箭弹制导化改造过程中,导航参数的全自主高精度高可靠测量问题,具有重要的理论研究意义与工程应用价值。本论文在课题前期开展的滚转隔离式微惯性测量系统研究的基础上,围绕如何进一步提升系统精度性能,系统地研究了高速旋转火箭弹用微惯性测量系统的性能增强技术,重点对基于滚转隔离式微惯性测量系统的器件级、组件级、系统级误差分析补偿及精度提升方面开展了深入研究,通过理论分析、地面半物理仿真和实弹飞行测试等综合研究手段,验证了所提方法的有效性。首先,从提高惯性组件级测量精度入手,针对传统惯性组件静态标定精度无法满足弹载环境下动态测试需求,提出一种惯性组件动态参数综合辨识补偿方法,建立了动态参数辨识的数学模型。与传统的静态参数辨识方法相比,该方法补偿了高速旋转环境下由于尺寸效应引起的杆臂误差,显著提高了惯性组件的测量精度。通过半物理实验验证了该辨识方法的有效性。其次,从提高系统级测量精度入手,针对滚转隔离式微惯性测量系统在解决高旋环境下弹体参数精确测量问题的同时,因系统增加滚转隔离平台而引起微惯性测量单元与系统之间不同轴问题,设计了一种基于分级补偿思想的系统轴向角度安装误差补偿方法。将理论与试验相结合,通过分析系统轴向角度安装误差的产生机理、特性与传播方式,实现了基于分级补偿的轴向角度安装误差抑制方法。再次,从提高器件级测量精度入手,针对因现有微惯性器件精度低而导致系统精度低的问题,提出一种适用于高动态、短航时基于旋转调制技术的系统精度性能增强方法。将旋转调制技术引入滚转隔离式微惯性测量系统设计中,采用理论分析与试验验证相结合的研究思路,在分析系统导航参数误差模型及误差的旋转调制抑制机理基础上,详细阐述了系统旋转调制方案的具体设计与实现过程,其中,重点对旋转调制技术在高动态短航时弹载应用环境下的最优旋转调制角速率确定方法和调制角速率误差抑制方法作了深入研究,最后通过地面半实物测试试验,验证了所提方法对进一步增强系统精度性能的有效性。最后,针对所提系统设计方法的实弹环境适应性问题,在对系统精度性能增强方法进行地面半实物测试验证的基础上,以某型火箭弹为平台,完成了系统的外场实弹搭载飞行测试试验,试验结果表明,在火箭弹以轴向最高转速16.5r/s的60s外弹道飞行过程中,利用所设计的滚转隔离式微惯性测量系统,在火箭弹飞行约15km的试验中,弹体位置参数的最大测量误差为26.9米,姿态参数的最大测量误差小于1度,从而验证了高速旋转火箭弹用微惯性测量系统在实弹环境下的适用性和有效性。本文针对高速旋转火箭弹制导化改造过程中弹体导航参数的全自主、高精度及高可靠测量问题,开展高速旋转火箭弹用微惯性测量系统性能增强技术研究,以期解决因弹体轴向高旋和微惯性器件精度较低而导致微惯性测量系统精度低的难题。

关键词：高速旋转火箭弹微惯性测量系统滚转隔离高动态旋转调制

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基于微惯性传感器的姿态算法研究

基于微惯性传感器的姿态算法研究

引用

作者：丁君上海交通大学

学位级别：硕士

随着微惯性传感器的快速发展和广泛应用，由微惯性传感器构成的微惯性测量系统成为了国内外研究的热门领域，也是未来低成本、中精度、小尺寸、低功耗、高过载、高可靠性的惯性测量系统的发展方向。凭借低成本、中精度、小尺寸等优点，... 详细信息

随着微惯性传感器的快速发展和广泛应用，由微惯性传感器构成的微惯性测量系统成为了国内外研究的热门领域，也是未来低成本、中精度、小尺寸、低功耗、高过载、高可靠性的惯性测量系统的发展方向。凭借低成本、中精度、小尺寸等优点，微惯性航行姿态测量系统在航空航天、生物医学、汽车、机器人等众多领域有着非常广泛的应用。本文针对微惯性技术领域的传感器误差分析和姿态算法的关键技术开展了深入研究，并以VN-100微惯性测量单元为工具，进行了实验仿真研究，主要研究内容如下：本文首先介绍了微惯性传感器和微惯性测量系统的发展现状，继而介绍了捷联惯导系统基本原理，对传统的姿态更新算法进行了详尽的阐述和分析。其次介绍了系统的微机械陀螺仪、微机械加速度计、三轴磁传感器的工作原理及性能参数，分析、建立了传感器误差模型，并用Allan方差分析了陀螺仪随机漂移误差的特性。最后，分别设计了互补滤波器和经典Kalman滤波器，对加速度计和磁传感器的输出进行滤波处理，提高了基于加速度计和磁传感器的姿态算法所解算的姿态角精度;采用四元数法实时处理陀螺仪的输出以更新姿态四元数，利用加速度计和磁强计分别对地球重力场和地球磁场的观测来补偿陀螺仪零偏，采用平方根容积Kalman滤波对姿态四元数误差做最优估计，进而对所更新的四元数进行补偿校正。采集VN-100的校正传感器数据，对设计的滤波算法进行仿真。

关键词：微惯性测量系统姿态解算互补滤波卡尔曼滤波平方根容积卡尔曼滤波

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基于MIMU的姿态解算研究

基于MIMU的姿态解算研究

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作者：王博中北大学

学位级别：硕士

随着MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技术的成熟与发展,基于MEMS传感器的微惯性测量系统在当今时代是理论和技术研究以及工程应用的热点。本文以某产品水下运动过程的运动信息为研究背景,使用基于MEMS的微惯性测量系统对载体的... 详细信息

随着MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技术的成熟与发展,基于MEMS传感器的微惯性测量系统在当今时代是理论和技术研究以及工程应用的热点。本文以某产品水下运动过程的运动信息为研究背景,使用基于MEMS的微惯性测量系统对载体的角速率,加速度,以及周围环境的磁场等信息进行采集和存储,并根据这些信息解算出姿态,速度,位置,等运动参数。论文围绕上述目标,进行了如下几个方面的研究工作:1.确定合适的数据解算方法。对几种常用的姿态解算方法进行了推导,并且对算法进行了的实验对比,从而选取了合适的姿态更新算法。针对微测量系统,建立了MIMU误差传播模型。2.惯性测量器件的误差建模。惯性测量器件的误差是整个系统误差的主要来源,严重制约着系统的精度,因此也是研究的重点。本文在介绍了系统的MEMS陀螺仪、MEMS加速度计、MEMS磁阻传感器的工作原理,建立了传感器误差模型,并用使用Allan方差法对MEMS传感器的随机误差的进行了建模和实验分析。对其中引起姿态发散的误差做出了限制,使得系统输出在本文中的工作环境中变得稳定。3.优化了姿态解算法,建立了合适的传感器观测模型,并采用卡尔曼滤波进行了数据融合,得到姿态角的最优估计。并通过静态实验和动态实验证了算法的长期稳定性且保证了一定的精度。

关键词： MEMS传感器微惯性测量系统姿态角数据融合

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