检索结果-南通市图书馆

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于多个惯性传感器的姿态融合算法研究

基于多个惯性传感器的姿态融合算法研究

作者：武健哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着微机械技术的不断发展和创新,mems惯性传感器在进行空间目标信息测量中发挥着重要的作用。由于mems惯性传感器拥有体积小、成本低、精度适中等优势,多种惯性传感器的测量组合系统从最早的工业、军用航空航天等领域到现在的消费类电... 详细信息

随着微机械技术的不断发展和创新,mems惯性传感器在进行空间目标信息测量中发挥着重要的作用。由于mems惯性传感器拥有体积小、成本低、精度适中等优势,多种惯性传感器的测量组合系统从最早的工业、军用航空航天等领域到现在的消费类电子市场都可以看到它的身影。通过近几十年的不断发展,mems技术逐渐趋于成熟,但在具体应用上仍有很大的上升空间,尤其是对物体姿态信息测量中的误差处理与实时性输出,因此使用mems惯性传感器对物体进行姿态信息测量时仍然需要进一步的探索与研究。本文主要研究了多惯性传感器数据处理和姿态融合的关键技术,以mems惯性传感器中的加速度计和陀螺仪为工具,建立姿态融合算法模型,并进行仿真研究。本文在研究mems惯性传感器和姿态融合系统的发展研究现状基础上,对基于mems惯性传感器的姿态融合系统中的关键技术进行研究,并将几种传统常用的姿态解算算法进行了分析和特点对比,得出四元数法具有计算简单、可全姿态解算的优点。同时,分别对mems加速度计和mems陀螺仪的工作原理进行分析,分别根据这两种惯性传感器在姿态解算测量中的作用,建立合适的数据滤波模型,并通过仿真对滤波前后的传感器数据进行分析比较,结果显示本文研究的几种滤波模型去噪效果较好。而后,本文分别利用加速度计和陀螺仪进行姿态输出的理论分析,以此为基础建立了数据融合算法模型,相比于采用单个加速度计的方法,融合算法去噪效果更好且输出更加稳定,同时验证了加速度计和陀螺仪进行姿态融合的可行性。为了进一步改善本文姿态融合算法的精确度和实时性,引入了互补滤波器和扩展卡尔曼滤波器。基于本文的姿态融合系统分别建立互补滤波算法模型和扩展卡尔曼滤波算法模型,对多mems惯性传感器姿态融合时的输出数据进行处理,改善了姿态融合算法输出的姿态角精度;同时,利用四元数姿态解算算法对mems惯性传感器的输出进行实时处理,提高了姿态融合系统在姿态更新时的实时性;设计了基于两种不同滤波器的四元数姿态融合算法模型,经验证本文研究的方法均满足消费类电子产品对姿态信息的需求,其中基于扩展卡尔曼滤波器的四元数姿态融合算法精确度更高、实时性更好。

关键词： mems惯性传感器四元数法互补滤波扩展卡尔曼滤波姿态融合

基于mems惯性/磁传感器的自主校准方法研究

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于MEMS惯性/磁传感器的自主校准方法研究

作者：刘宇宇西安电子科技大学

学位级别：硕士

载体的姿态测量技术在军用、民用等众多导航领域中被广泛应用且占有不可或缺的地位,而且实现低成本,高精度的载体姿态测量一直是人们追求的目标。其中,基于微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,mems）惯性/磁传感器组合,即磁... 详细信息

载体的姿态测量技术在军用、民用等众多导航领域中被广泛应用且占有不可或缺的地位,而且实现低成本,高精度的载体姿态测量一直是人们追求的目标。其中,基于微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System,mems）惯性/磁传感器组合,即磁、加速度、陀螺（Magnetometer,Accelerometer and Rate Gyro,MARG）传感器的航姿参考系统（Attitude and Heading Reference System,AHRS）不仅能够方便可靠地提供载体的姿态信息,还具有低成本、小体积、低功耗的显著优点,因此备受青睐。但是低成本的mems惯性/磁传感器因其本身存在的固有误差直接影响了AHRS对载体姿态的测量精度,而对mems惯性/磁传感器进行误差校准可明显改善其性能,提高其测量精度。所以为有效地弥补低成本mems惯性/磁传感器测量精度低的劣势,如何在低成本条件下减小其测量误差,提高其测量精度,成为当下的一个热门研究课题。本文以上述的热门研究课题为出发点,主要针对低成本mems惯性/磁传感器存在固有的原始性数据测量误差而导致其测量精度低这一主要问题,通过分析器件的误差特性,建立误差模型,然后就如何有效提高传感器的测量精度,同时考虑到对低成本mems器件的误差校准方法也应符合低成本的特点,对应用于AHRS的三轴捷联式的mems惯性/磁传感器的自主校准,即无需外部设备辅助的校准方法展开研究,提出了一种新的基于mems惯性/磁传感器组合的三步辅助自主校准方法,并且通过数值模拟和实物验证两个方面共同验证了提出方法的有效性和可行性,具体研究内容如下:首先,根据mems惯性/磁传感器的工作原理全面分析了器件的误差来源和误差特性,将其分类并用数学方法分别表示误差特性的表现形式,然后应用数学建模的方法对三个传感器建立了统一的误差模型,从数学角度说明了误差模型的合理性和实用性。其次,基于上述误差模型的校准思想,本文深入分析了单一传感器应用自主校准方法存在的固有缺陷,并以此为切入点,提出了一种新的基于mems惯性/磁传感器组合的三步辅助自主校准方法。该方法首先对经典的椭球拟合法做了算法上的改进以优化其校准效果,然后与点积不变法以及本文提出的基于矢量叉积的自主校准法有机的结合起来。一方面弥补了单一校准方法所需辅助条件的欠缺性并且改进了存在的固有缺陷,另一方面,三步辅助校准方法也从根本上提高了传感器的测量精度,实现了在无外部设备辅助条件下的MARG传感器的自主校准。最后,本文自行设计搭建了AHRS硬件平台用于实物验证所提出的自主校准方法,通过数值模拟和实物验证两个方面共同验证了本文提出的三步辅助自主校准法的有效性和可行性,并且通过实验对比结果说明了该方法的实际校准效果。实验结果表明,本文提出的三步辅助自主校准方法的实际校准效果与利用高精度转台辅助的校准效果接近,且可实现对惯性/磁传感器组合的自主校准,不需要任何外部设备辅助。说明该方法不仅对mems惯性/磁传感器组合的校准效果良好,而且成本低、适用性强,因此本文的研究成果具有一定的研究价值和实践意义。

关键词： mems惯性传感器 mems磁传感器误差模型自主校准低成本

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

多惯性传感器的数据采集及其质量筛选研究

青岛大学学报（自然科学版） 2017年第4期30卷 25-30页

作者：杜少林陈剑鸣云南华胜航空科技有限公司昆明650599 昆明理工大学理学院昆明650500

mems惯性传感器在商业上得到广泛应用,但由于mems工艺、检测电路等条件的限制,在精度和可靠性方面存在劣势,有些传感器误差较大或完全损坏。为此,设计了基于STM32的多惯性传感器数据采集系统,通过实验采集了大量的传感器数据,在惯性传... 详细信息

mems惯性传感器在商业上得到广泛应用,但由于mems工艺、检测电路等条件的限制,在精度和可靠性方面存在劣势,有些传感器误差较大或完全损坏。为此,设计了基于STM32的多惯性传感器数据采集系统,通过实验采集了大量的传感器数据,在惯性传感器的误差分析的基础上,提出了mems惯性传感器快速筛选方法,基于该方法对采购的批量mems惯性传感器进行了筛选,剔除了不可靠的传感器。结果表明,该系统稳定可靠、数据采集真实准确,快速筛选方法对mems惯性传感器的筛选十分有效,可用于工程实践中。

关键词： mems惯性传感器 STM32 数据采集系统误差分析快速筛选

基于惯性传感器的Unity3D游戏控制方法研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

信息与电脑 2020年第3期32卷 53-56,59页

作者：苏志同赵屹北方工业大学北京100144

人机交互技术的不断发展促使人们开始研究人与计算机之间的自然交互,在这之中,运动捕获技术顺势而生,负责研究计算机对人类行为的捕捉。运动捕获技术能够帮助计算机准确地理解人类的动作,实现人机交互。当下,动作捕获技术主要是在mems... 详细信息

人机交互技术的不断发展促使人们开始研究人与计算机之间的自然交互,在这之中,运动捕获技术顺势而生,负责研究计算机对人类行为的捕捉。运动捕获技术能够帮助计算机准确地理解人类的动作,实现人机交互。当下,动作捕获技术主要是在mems惯性传感器的支持下进行的,主要用于制作动漫以及电影,价格高;随着传感器的集成感越来越高,传感器在原有基础上也进行了新的技术设计,更符合人类运行规律。基于此,笔者在原有动作捕获技术的基础上,设计并实现一种普适性更好的人体动作捕获系统原型,原型系统实现了基于惯性传感节点的人体运动信息的采集与融合、节点与汇聚节点的数据传输、虚拟屏幕中游戏模型实时动作呈现程序;实现了从数据测量到采集,再到模拟呈现的全过程。

关键词： mems惯性传感器人机交互动作捕获

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于手机惯性传感器空中鼠标的优化与实现

计算机应用与软件 2015年第12期32卷 226-230页

作者：段建雷韩鹏樊爱军王少青重庆邮电大学计算机科学与技术学院重庆400065 重庆市科学技术研究院信息与自动化技术研究中心重庆401123

由于随机噪声和零点偏移的存在,陀螺仪传感器长时间工作会有误差累积。在空中鼠标交互时会出现光标坐标偏移现象。针对该问题,首先采用加权移动平均法对角速度数据平滑滤波,然后采用简单偏移校准和动态控制积分算法求解鼠标转过的角度,... 详细信息

由于随机噪声和零点偏移的存在,陀螺仪传感器长时间工作会有误差累积。在空中鼠标交互时会出现光标坐标偏移现象。针对该问题,首先采用加权移动平均法对角速度数据平滑滤波,然后采用简单偏移校准和动态控制积分算法求解鼠标转过的角度,使系统输出角度值更能接近真实输入角度值。经验证,该方案能够提高基于智能手机惯性传感器空中鼠标系统的性能,克服光标随机漂移现象,使光标移动流畅。

关键词：空中鼠标 mems惯性传感器加权移动平滑偏移校准智能手机

基于惯性传感器的倾角测量及温漂补偿系统设计

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

苏州市职业大学学报 2023年第3期34卷 39-42页

作者：卜峰李颖陈琴张梓萌叶凯璇施钱震苏州市职业大学电子信息工程学院江苏苏州215104

mems惯性传感器的组合可实现高精度的倾斜角度检测,但mems惯性传感器容易受环境温度变化的影响产生输出漂移,影响检测精度。针对该问题,本研究以MPU6050惯性器件为对象,融合陀螺仪和加速度计构建了一种带温度补偿的角度测量系统,利用芯... 详细信息

mems惯性传感器的组合可实现高精度的倾斜角度检测,但mems惯性传感器容易受环境温度变化的影响产生输出漂移,影响检测精度。针对该问题,本研究以MPU6050惯性器件为对象,融合陀螺仪和加速度计构建了一种带温度补偿的角度测量系统,利用芯片内置温度传感器的输出数据,根据该补偿模型对角度输出进行实时补偿。试验结果表明,通过温度补偿,在20~75℃,角度输出的温度敏感度从未经补偿前的0.019(°)/℃降低到了0.0044(°)/℃,有效提升了系统的环境适应性和稳定性。

关键词： mems惯性传感器倾角检测漂移补偿温度敏感度

一种基于mems传感器的无人飞艇航姿测量系统

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

传感器与微系统 2014年第3期33卷 58-61,65页

作者：胡少兴刘东昌张爱武朱煜坤北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100037

提出了一种基于微机电系统(mems)惯性传感器的航姿测量系统。分析了一些传统姿态解算算法融合过程中的不足,提出一种高效的融合算法,利用梯度法将加速度计和磁力计对地球重力场和磁场矢量的观测量去修正陀螺给出的姿态信息。针对实际测... 详细信息

提出了一种基于微机电系统(mems)惯性传感器的航姿测量系统。分析了一些传统姿态解算算法融合过程中的不足,提出一种高效的融合算法,利用梯度法将加速度计和磁力计对地球重力场和磁场矢量的观测量去修正陀螺给出的姿态信息。针对实际测量系统中振动对姿态的干扰问题,提出切比雪夫II型低通数字滤波器进行传感器数据预处理,并结合运动状态修正融合算法从而进一步抑制振动。通过实验表明:该系统的算法具有较低的计算负荷,能有效地估计出姿态,抑制振动有害加速度对姿态估计的影响,测量动态误差小于2°,静态误差小于0.8°。

关键词： mems惯性传感器姿态测量切比雪夫滤波器梯度法飞艇

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

井下多传感器组合导航系统

工矿自动化 2019年第7期45卷 10-16页

作者：张元刚刘坤白猛彭继国兖矿集团有限公司信息化中心

针对井下车辆高精度惯性导航成本较高、低成本mems惯性传感器漂移较大等问题,提出一种井下多传感器组合导航系统,该系统通过蓝牙测距信息、mems惯性传感器及车载里程计信息进行组合导航。利用卡尔曼滤波技术融合多传感器数据,结合蓝牙... 详细信息

针对井下车辆高精度惯性导航成本较高、低成本mems惯性传感器漂移较大等问题,提出一种井下多传感器组合导航系统,该系统通过蓝牙测距信息、mems惯性传感器及车载里程计信息进行组合导航。利用卡尔曼滤波技术融合多传感器数据,结合蓝牙测距信息抑制mems惯性传感器漂移,提高车载惯性传感器在一段时间内的定位精度;通过mems惯性传感器预测车辆位置,有效滤除干扰标签的蓝牙信号,提高数据可靠性;融合车辆里程计数据后,定位结果更加稳定可靠。测试结果表明,在井下蓝牙标签间隔10m布站情况下,每10m定位误差在3.2m以内,能够满足井下导航要求。

关键词：井下定位井下车辆导航组合导航多传感器信息融合卡尔曼滤波 mems惯性传感器蓝牙里程计

基于mems传感器和Unity3D的人体运动捕获系统

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

图学学报 2015年第2期36卷 274-281页

作者：张衡张泽宇西南大学计算机与信息科学学院重庆400715

随着人机交互技术的发展,人与计算机之间自然、多模态交互将成为人与计算机之间交互的主要方式,而这首先需要计算机可以正确地理解和捕捉人的行为特征,运动捕获技术正是在这种背景下提出来。通过运动捕获技术,计算机可以理解人体动作,... 详细信息

随着人机交互技术的发展,人与计算机之间自然、多模态交互将成为人与计算机之间交互的主要方式,而这首先需要计算机可以正确地理解和捕捉人的行为特征,运动捕获技术正是在这种背景下提出来。通过运动捕获技术,计算机可以理解人体动作,用户就可以通过体态、方位、手势和表情等模态向计算机发出指令、传达信息等,因此运动捕获是新一代人机交互中的关键技术之一。目前基于mems惯性传感器的动作捕获研究主要针对动漫和电影制作,价格昂贵;随着传感器的集成度变高,价格逐渐降低带来了新的系统设计需求。在原有动作捕获技术基础上,设计并实现一种普适性更好的人体动作捕获系统原型,原型系统实现了基于惯性传感节点的人体运动信息的采集与融合、节点与汇聚节点的数据传输、虚拟人体模型实时动作呈现程序;实现了从数据测量到采集,再到模拟呈现的全过程。

关键词： mems惯性传感器人机交互动作捕获