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基于mems惯性传感器的高精度步长估计算法（英文）

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中国惯性技术学报 2018年第2期26卷 167-172页

作者：路永乐陈永炜邸克郭俊启余跃刘宇重庆邮电大学光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室重庆400065

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... 详细信息

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。

关键词：行人导航系统步长步态零速更新 mems惯性传感器

基于mems惯性传感器的人体多运动模式识别

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中国惯性技术学报 2016年第5期24卷 589-594页

作者：路永乐张欣龚爽周帆刘宇重庆邮电大学光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室重庆400065

针对人体多运动模式识别中识别精度低的问题,提出一种基于mems惯性传感器的人体多运动模式识别算法。该算法选取mems加速度传感器的时域特征作为模式识别特征量,提取mems角速度传感器的时域特征作为二次识别的特征量,能够准确识别走、... 详细信息

针对人体多运动模式识别中识别精度低的问题,提出一种基于mems惯性传感器的人体多运动模式识别算法。该算法选取mems加速度传感器的时域特征作为模式识别特征量,提取mems角速度传感器的时域特征作为二次识别的特征量,能够准确识别走、跑、站立、上楼、下楼、趴倒、躺倒、倒退多种运动模式。识别过程采用分层识别算法,同时使用支持向量机识别区分难度较大的两类行为动作。嵌入式消防单兵定位系统平台的实验验证表明,利用该算法能够识别消防单兵的多运动模式,平均识别精度达到94%以上。

关键词： mems惯性传感器运动模式识别算法时域特征

基于mems惯性传感器融合的水田激光平地机水平控制系统

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农业工程学报 2008年第6期24卷 119-124页

作者：赵祚喜罗锡文李庆陈斌田欣胡炼黎永健华南农业大学工程学院南方农业机械与装备省部共建教育部重点实验室广州510642

激光平地技术是农业生产中一项重要的节本增效措施,为了使激光平地机在水田中作业时平地铲保持水平,设计了一种低成本的水田激光平地机水平控制系统,采用mems陀螺仪与加速度计通过信息融合测定平地铲实时倾角,通过脉冲宽度调节普通电磁... 详细信息

激光平地技术是农业生产中一项重要的节本增效措施,为了使激光平地机在水田中作业时平地铲保持水平,设计了一种低成本的水田激光平地机水平控制系统,采用mems陀螺仪与加速度计通过信息融合测定平地铲实时倾角,通过脉冲宽度调节普通电磁阀实现平地铲水平控制。文章分析了控制系统的构成,传感器的工作原理与安装方法,阐述了两种传感器融合测量实时倾角的方法。采用了基于ARM7内核的微处理器设计了水平控制系统硬件,并给出了软件实现流程。采用AHRS(姿态航向参考系统)对系统性能进行了实验室测试与田间试验验证,测试结果表明,该水平控制系统能在动态条件下准确地测定平地铲实时倾角,可以较好地实现平地铲水平控制。

关键词：水田激光平地机水平控制 mems惯性传感器传感器融合 ARM

mems惯性传感器自动批量测试标定系统的研究

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MEMS惯性传感器自动批量测试标定系统的研究

作者：印娟南京理工大学

学位级别：硕士

mems惯性传感器已经广泛应用于电子玩具、智能机械、手机、医疗器械、汽车电子、导航、姿态测量、智能弹药等民用及军用领域。但mems惯性传感器的测试标定依然以手动、单件为主,测试标定效率低,时间长,易出错。论文以改善传统测试标定... 详细信息

mems惯性传感器已经广泛应用于电子玩具、智能机械、手机、医疗器械、汽车电子、导航、姿态测量、智能弹药等民用及军用领域。但mems惯性传感器的测试标定依然以手动、单件为主,测试标定效率低,时间长,易出错。论文以改善传统测试标定方法为目的,设计了一套mems惯性传感器自动批量测试标定系统。根据系统所需功能及性能指标,设计了系统的总体结构。系统主要包括下位机、上位机和三轴转台,下位机又包括多通道数据采集卡、以太网交换机和数据存储与处理模块。论文详细阐述了下位机的硬件设计和软件设计,并介绍了上位机软件的设计。在下位机硬件设计方面,论文依次讨论了 mems惯性传感器为模拟信号输出、采用SPI输出和采用串口输出这三种情况下的数据采集电路的设计、以太网数据传输电路的设计、SD卡备份存储电路和电源电路的设计,以及数据存储与处理模块的设计。在下位机软件设计方面,介绍了三种多通道数据采集卡的数据采集程序设计、以太网通信程序设计、SD卡存储程序设计以及数据存储与处理模块的程序设计。在上位机软件方面,主要介绍了上位机软件开发环境、软件流程以及主要功能模块的实现。设计完成的系统可同时对64个mems加速度计,或32个mems陀螺,或8个以上MIMU进行测试标定,并具有可选择实验项目、自动控制传感器通断电、自动控制三轴转台、选择采样率等功能。在论文最后,给出了系统主要功能模块的测试结果,对mems惯性传感器进行测试标定实验的过程,以及完成的mems加速度计静态零偏和静态多位置测试、mems陀螺静态零偏和速率实验和MIMU标定实验的结果。测试标定结果表明,系统可实现对多个mems惯性传感器进行自动化的测试标定,相比于传统的单个、手动测试标定,效率得到了很大的提高,且减少了人力的投入。

关键词： mems惯性传感器数据采集以太网通信数据存储与处理自动批量

mems惯性传感器变动态条件温度误差补偿技术研究

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MEMS惯性传感器变动态条件温度误差补偿技术研究

作者：包旭馨浙江大学

学位级别：硕士

随着mems惯性传感器的不断发展,它在导航系统中的应用越来越普遍,对其精度的关注度越来越高。对mems惯性传感器来说,其工艺决定了它的误差大部分是由温度引起的。现有的温度补偿方法主要是在静态条件下进行的,没有考虑运动条件尤其是变... 详细信息

随着mems惯性传感器的不断发展,它在导航系统中的应用越来越普遍,对其精度的关注度越来越高。对mems惯性传感器来说,其工艺决定了它的误差大部分是由温度引起的。现有的温度补偿方法主要是在静态条件下进行的,没有考虑运动条件尤其是变动态条件下的温度误差。而mems惯性传感器在实际导航使用中,一般不可能一直处在静态条件。因此,研究动态或变动态条件下的温度误差及其补偿方法很有必要。本文针对mems惯性传感器变动态条件的温度误差开展了分析和实验研究。首先,通过实验和仿真对比表明函数拟合法补偿后和恒温控制法补偿后的mems惯性传感器在变动态条件下的误差远大于芯片标准误差。并且通过多种变动态状态对比,说明不同运动状态产生的误差并不相同,很难用单一函数进行补偿。接着,针对以上实验现象,分析了变动态条件下温度误差的产生机理,提出了温度调制方法并在原理上验证了该方法的可行性。根据公式推导以及仿真验证,确定了采样频率、温度波动频率、温度波动幅度、平均温度值等参数对调制结果的影响。然后,对mems惯性传感器进行了自身热阻及其外围电路的温度场仿真。针对大功率器件会对传感器的温度场造成干扰的问题,提出了温控区域独立化的PCB设计。最后,对温控区域进行了温度场仿真。通过调整加热时间进行温度调制仿真分析,验证了该温控区域温度调制的可行性。最后,设计并实现了系统样机,验证了温度调制补偿方法的补偿效果。并将补偿效果与函数拟合法、恒温控制法的补偿效果相比,姿态角漂移至少减小了12.26%,幅度变化至少减小了 3%。在实验环境下表明了温度调制方法的有效性。

关键词：变动态条件温度调制法 mems惯性传感器函数拟合法恒温控制法

基于mems惯性传感器的微型姿态测量系统(英文)

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纳米技术与精密工程 2009年第4期7卷 375-379页

作者：翟昱涛魏强王晓浩周兆英航天科工卫星技术有限公司北京100088 清华大学精密测量技术与仪器国家重点实验室北京100084

提出了一种基于低成本mems惯性传感器的微型姿态测量系统,包括mems速率陀螺、mems磁强计、单轴mems加速度传感器.重点研究了基于扩展Kalman滤波(EKF)的姿态估计创新算法,通过速率陀螺更新误差状态四元数计算姿态角,并通过飞行方向的加... 详细信息

提出了一种基于低成本mems惯性传感器的微型姿态测量系统,包括mems速率陀螺、mems磁强计、单轴mems加速度传感器.重点研究了基于扩展Kalman滤波(EKF)的姿态估计创新算法,通过速率陀螺更新误差状态四元数计算姿态角,并通过飞行方向的加速度传感器和三轴磁强计来补偿陀螺漂移和姿态角误差,利用扩展卡尔曼滤波方程消除瞬时干扰,实现高动态姿态测量.系统的仿真和高动态实验表明,姿态测量动态精度低于5°,静态精度低于0.7°.

关键词：低成本 mems惯性传感器姿态测量卡尔曼滤波

基于mems惯性传感器的助残手控制方法研究

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传感技术学报 2022年第4期35卷 427-432页

作者：崔建伟杜韩李志钢东南大学仪器科学与工程学院江苏南京10000

通过mems惯性传感器采集上肢运动的姿态角数据,分析姿态角数据表现出来的运动规律,提出了一种基于意图识别的助残机械手控制方法。该方法包括两部分,第一部分计算上肢运动过程中姿态角的移动方差综合值来判断手臂的动静状态;第二部分首... 详细信息

通过mems惯性传感器采集上肢运动的姿态角数据,分析姿态角数据表现出来的运动规律,提出了一种基于意图识别的助残机械手控制方法。该方法包括两部分,第一部分计算上肢运动过程中姿态角的移动方差综合值来判断手臂的动静状态;第二部分首先记录预备阶段后手臂第一次静止状态时的姿态角数据,然后将之后手臂每一次静止状态的姿态角数据与第一次静止状态的姿态角数据进行比对,来判断机械手的开闭意图。将此方法应用于日常生活中常见的五种抓取动作,识别准确率达到94%,表明该方法具有一定的可行性和普适性。

关键词：助残机械手控制运动意图识别 mems惯性传感器姿态角数据运动规律

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mems惯性传感器融合的水平姿态解算方法

南京师范大学学报（工程技术版） 2015年第2期15卷 20-26页

作者：黎永键赵祚喜高俊文广东农工商职业技术学院机电系广东广州510507 华南农业大学工程学院广东广州510642

为获取惯性导航系统的姿态信息,针对mems惯性测量单元,设计了基于多传感器信息融合的水平姿态解算方案.在此基础上,提出了一种基于卡尔曼滤波的解决方案:利用陀螺仪测得的角速度更新前一步的姿态角,利用加速度计对重力矢量的观测修正陀... 详细信息

为获取惯性导航系统的姿态信息,针对mems惯性测量单元,设计了基于多传感器信息融合的水平姿态解算方案.在此基础上,提出了一种基于卡尔曼滤波的解决方案:利用陀螺仪测得的角速度更新前一步的姿态角,利用加速度计对重力矢量的观测修正陀螺仪给出的姿态角信息.设计了水平姿态解算试验平台以验证该算法,采用姿态航向参考系统AHRS500GA提供精确姿态角对解算结果进行对照,试验结果表明:在静态、动态条件下该算法均能准确地得到实时水平姿态角,其误差一般小于1°.

关键词： mems惯性传感器信息融合卡尔曼滤波姿态角姿态航向参考系统

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mems惯性传感器的三轴转台实验研究

电子测量技术 2012年第4期35卷 110-115页

作者：谭志斌赵祚喜张霖俞龙孙道宗华南农业大学工程学院华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

mems惯性传感器在导航等应用中要建立准确的输出模型,为此需要对传感器进行性能参数测试。介绍搭建的SGT320E三轴转台惯性传感器实验平台;对mems惯性传感器ADIS16300内置的单轴陀螺仪进行两位置静态试验和速率传递动态试验,对三轴加速... 详细信息

mems惯性传感器在导航等应用中要建立准确的输出模型,为此需要对传感器进行性能参数测试。介绍搭建的SGT320E三轴转台惯性传感器实验平台;对mems惯性传感器ADIS16300内置的单轴陀螺仪进行两位置静态试验和速率传递动态试验,对三轴加速度计进行六位置测试。采用MATLAB对三轴转台和ADIS16300进行数据读取、实时绘图和数据处理。所测得参数与数据手册对照基本一致,表明该传感器各项性能良好,根据测试结果对陀螺仪及加速度计分别建立简单的误差模型。

关键词：三轴转台 mems惯性传感器误差补偿 ADIS16300