基于三轴MEMS陀螺仪的车载式道路照明眩光检测系统

为了能更好解决道路照明眩光对车辆驾乘人员和行人所带来的困恼,科学有效的测量方法和专业的测量仪器是必不可少的。本文主要介绍一种基于三轴MEMS陀螺仪的车载式道路照明眩光检测系统,有效地解决了眩光测试中的抗振动、抗倾斜、抗干扰能力等问题,进而有效地提高了道路照明眩光现场测量结果的准确性、可重复性及仪器操作的方便性,为道路照明眩光测量提供更好的技术设备支持。

基于三轴MEMS陀螺仪的车载式道路照明眩光检测系统

为了能够解决道路照明眩光对车辆驾乘人员和行人所带来的困恼,科学有效的测量方法和专业的测量仪器是必不可少的。本文介绍一种基于三轴MEMS陀螺仪的车载式道路照明眩光检测系统,有效地解决了眩光测试中的抗震动、抗倾斜、抗干扰能力等问题,进而提高了道路照明眩光现场测量结果的准确性、可重复性及仪器操作的方便性,为道路照明眩光测量提供更好的技术设备支持。

基于两步修正法的MEMS三轴陀螺仪标定方法

针对目前三轴陀螺仪标定存在依赖于昂贵的转台设备或标定参数不完全的问题,本文提出了一种了基于两步修正法的MEMS三轴陀螺仪标定方法。该方法首先使用六位置法对加速度计12参数模型、三轴陀螺仪比例因子、三轴陀螺仪静态零偏进行标定补偿,然后对三轴陀螺仪非正交误差模型建模,进行系统级标定。两步修正法可实现在无精密设备条件下快速准确的对各项误差进行辨识,获得良好的标定效果。仿真实验表明,本文算法所获得的非正交误差均值接近1%,标准差小于0.1%;比例因子误差均值小于0.14%,标准差小于0.004%,且具有很好的一致性。实际实验表明,65 s纯惯性导航姿态更新结果中,该标定方法的俯仰角误差精度可以达到0.624°,横滚角误差精度可以达到0.67°。

一种基于改进型自适应遗传算法的MEMS三轴加速度计标定方法

针对目前加速度计标定存在依赖于昂贵的转台设备或标定算法复杂、标定参数不完全的问题,研究了一种基于改进型自适应遗传算法的加速度计标定方法。首先,对加速计误差模型进行了分析,构建了基于模标定原理的目标函数;其次,利用优化搜索区间和采用改进型遗传算子的自适应遗传算法对目标函数进行寻优,以提高标定参数寻优的速度和精度;最后,24位置仿真实验表明:标定参数的相对误差对比经典牛顿法略小,实际MEMS加速度计标定实验结果表明:本文方法与经典牛顿法相比,模值RMSE降低了22.2%,模值误差波动范围0.46 mgn。

基于RLM的MEMS三轴磁力计标定方法

针对传统方法标定复杂环境下含野值的MEMS三轴磁力计会出现精度较差的问题,提出了一种基于鲁棒列文伯格-马夸尔特(Robust Levenberg-Marquardt,RLM)的三轴磁力计标定方法。首先,对三轴磁力计进行误差模型分析,建立了基于模值估计的误差参数方程;然后利用误差参数方程,设计鲁棒列文伯格-马夸尔特的标定方法,实现对误差参数的估计;最后,通过仿真与实验测试对所提方法进行验证。结果表明,所提方法标定含野值的磁力计数据相比于传统方法模值标准差减小了近90%,在标定正常环境下的结果与传统方法则很接近,有效提高了多环境下标定结果的稳定性与准确性。

三轴微机电系统陀螺仪自适应干扰补偿方法

三轴微机电系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)陀螺仪在制造和应用过程中会受到系统参数不确定和外界干扰的影响,降低MEMS陀螺仪的检测精度.本文提出一种基于自适应干扰估计的滑模控制策略对MEMS陀螺仪进行参数不确定和干扰补偿,同时实现轴向轨迹跟踪,从而提高检测精度.相比传统滑模控制方法,该策略利用趋近律概念描述滑模趋近运动,改善趋近运动阶段的动态品质,同时利用干扰观测器在线实时估计系统未知干扰,大大降低滑模面的切换增益,有效地降低滑模面抖振.最后利用Lyapunov直接法证明了系统的渐进稳定性和干扰估计的收敛性.仿真结果表明了该策略的有效性.

MEMS陀螺仪冗余配置故障检测方法

针对姿态测量系统的可靠性问题,提出了一种冗余配置方式的微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)陀螺仪故障检测方法。首先,基于三轴MEMS陀螺仪研究了冗余配置的形式,给出了相应的故障评价函数,并给出了最优配置角度的计算方法;其次,根据冗余配置建立陀螺仪故障检测数学模型,设计了MEMS陀螺仪硬故障检测方法,并进一步证明了陀螺仪的软故障和陀螺仪输出噪声的相关性,通过最大似然估计给出了软故障检测判决函数;最后,利用自主构建的故障检测硬件平台进行了实验验证,成功实现了对发生硬故障及软故障陀螺仪敏感轴的检测。该方法将MEMS陀螺仪的冗余配置扩展到了敏感轴水平,提高了MEMS陀螺仪的数据利用率,增加了系统可靠性。

低成本三轴微数字陀螺仪标定方法及实验研究

MEMS陀螺仪价格低廉但是误差很大,因此需要对传感器性能参数进行测试和标定,以建立准确的输出数学模型来减少系统误差。文中通过MEMS陀螺仪的动态实验和摇摆实验,验证了所选用的MEMS三轴数字陀螺仪具有良好的动态速率跟踪和测试性能。给出了MEMS陀螺仪的输出数学模型,在此基础上,设计了MEMS三轴数字陀螺仪的标定实验方案,并通过实验数据分析验证了该方法的正确性和有效性。

考虑横向灵敏度的三轴加速度传感器标定方法研究

横向灵敏度是单轴加速度传感器的重要指标之一,它直接影响到三轴加速度传感器的标定模型与测量精度。本论文以三轴MEMS加速度传感器为研究对象,在传统的标定模型中引入了导致测量耦合的横向灵敏度误差,建立了一种新的三轴加速度传感器标定模型,该模型将传感器的横向灵敏度以对称矩阵的形式引入现有的标定公式,构建了包含零位偏差、标度因数误差、非正交安装误差及横向灵敏度的标定函数表达式。最后利用十二位置标定法采集了三轴加速度传感器的原始测量数据,通过极大似然参数估计算法解算新的标定模型完成标定。结果表明,与常用标定数学模型相比,本数学模型的补偿误差均值与方差更小,补偿后数据精度更高且稳定性更好,本研究成果对提升三轴MEMS加速度传感器精度有十分重要的指导意义,因此具有较高的理论研究和工程应用价值。

基于MEMS加速度计的混凝土内部缺陷检测系统

针对冲击回波法进行混凝土内部缺陷检测时,传统的单点有线检测方式存在精度低、检测复杂的问题,提出了一种基于MEMS三轴加速度计的快速检测算法,同时搭建了相应的硬件系统。该系统节点采用MEMS加速度计作为拾振器,利用FPGA作为无线传感器网络节点的控制核心,通过2.4 GHz ISM频段与上位机进行无线通信。经实验测试,系统能够快速有效检测材料内部缺陷,并对缺陷位置的定位精度比传统单点有线检测设备提高了13.3%,在无损检测领域具有重要的工程应用价值。

农业机械导航系统中MEMS加速度计的标定及应用

MEMS三轴加速度计价格低廉但误差很大,因此在农业机械导航系统应用中需要对其进行测试和标定,以减少系统误差。为此,从工程应用实际出发,根据MEMS三轴加速度计的数学模型设计了加速度计的标定实验。通过静态情况下实验数据分析验证可知,经过标定后的加速度计输出值误差减小了1个数量级。同时还对MEMS加速度计多个位置测试的输出数据进行验证分析,实验证明:由MEMS加速度计输出值解算出的翻滚角和俯仰角的最大误差从校正前的约4.1°减小到校正后的约0.5°,可为后续精确的姿态角解算和导航应用奠定基础。

小型化MEMS制导仪标定与误差补偿方法研究

为了提高某小型化制导仪中的低精度三轴MEMS（Micro-electromechanical Systems）陀螺仪的测量精度，建立了误差补偿模型，并基于三轴转台安排了标定试验，求得模型参数，并进行解耦验证。由于惯性器件温度漂移和温度测量过程中的滞后现象，针对陀螺仪进行-40℃～50％的温度标定试验，采用一元高阶模型对陀螺仪温度漂移误差进行补偿，并通过MATLAB对该温度范围内的标定测试数据进行曲线拟合，得到零位相对温度变化的的拟合函数，并分离出相应的系数。试验结果表明，采用该种标定与误差补偿方法比传统方法节省了大量时间和人力，而且还能够快速标定出温度系数，从而有效地提高了陀螺仪的测量精度。

基于MEMS加速度计的杆塔倾斜设备设计

杆塔倾斜测量设备保障了输电线路运行安全,是国网物联网建设重要一环。但杆塔附近环境的复杂性会对杆塔倾斜测量设备数据精确度造成干扰,导致计算的倾角等数值与实际测量值有误差。文章针对该问题,对基于三轴MEMS加速度计传感器进行两方面改进:一是对原始数据进行低通滤波去除高频部分;二是使用改进型滑动平均值滤波保证杆塔倾斜度综合计算的精确性与实时性。文章在硬件与软件两方面对设备有低功耗改进。实验表明:采用上述方法有效保证测量精确度、实时性与低功耗。

新型三轴数字MEMS加速度计可实现系统级省电

日前，ADI推出一款三轴数字MEMS加速度计ADXL362，据称其功耗为业界最低。它在运动检测唤醒模式下功耗仅为300nA，比同类产品低60％。在全速测量模式下，数据速率为100Hz时，

无人机磁惯导系统中陀螺仪的叉积标定算法

针对无人机磁惯导系统(MINS)中的三轴MEMS陀螺仪的现场标定问题,提出了一种叉积标定算法。该方法基于载体矢量变化率与角速度关系来标定陀螺仪的各项误差,即导航坐标系中任一常矢量在无人机载体坐标系中对时间的变化率,可表示为该矢量与载体角速度的叉积。叉积标定法利用这一原理,可在无精密设备的条件下快速、便捷地对三轴陀螺仪进行标定。数值仿真表明,叉积标定法在微分形式和积分形式下都能有效地辨识和补偿陀螺仪的各项误差系数,并且能在各种不同因素影响下获得良好的标定效果。实物试验结果证明,基于地磁矢量辅助的叉积标定法对MINS模块中陀螺仪进行标定时,其精度达到0.227 9°/s,能够接近于转台标定的水平。陀螺仪标定后的数据与旋翼无人机飞控中的二阶互补滤波算法相结合,使得定点悬停状态下角度偏差控制在0.8°以内,有利于无人机现场标定和实际飞行中姿态数据的量测。

改进全自适应遗传算法的加速度计新标定方法

针对当前使用的加速度计标定方法复杂、转台设备使用成本高、应用效果不佳等问题,设计了一种简捷快速标定测试及提高惯性测量单元精度的改进型自适应遗传算法的新型标定方法。在传统遗传算法的基础上提出了全自适应遗传算法,通过对多个算子的迭代收敛确定全自适应遗传算法(TAGA)的最优。同时,针对算法的标定效果进行了实验验证,并与经典牛顿法进行了对比。实验结果表明相对于经典牛顿法,该设计算法的模值标准差减小了27.9%,模值误差波动范围0.41 mg,TAGA算法的标定效果优于经典牛顿法,从而验证了该方法的有效性,能适用于实际的导航中。