基于STM32的无人机姿态测量系统设计

设计一种基于STM32的无人机姿态测量系统。该系统以新型的ARM Cortex—M3内核微处理器STM32F103ZET6作为处理单元,结合MEMS数字陀螺仪和MEMS数字加速度计设计而成,采用一种简单有效的互补滤波算法进行姿态解算,有效地提高了姿态测量的精度。实验测试表明:该姿态测量系统简单实用,性能稳定,精度高,能够满足一般无人机姿态测量的要求。

基于IMEMS传感器的汽车运动姿态测量系统研究

针对传统的采用机械转子陀螺构成机械平台来测量汽车姿态方法的不足,研究开发了基于集成微机电系统(IMEMS)传感器的捷联式汽车运动姿态测量系统。该系统采用四元数法作为汽车运动姿态的解算方法,并由Kalm an滤波器完成对姿态角四元数估计误差和加速度计及角速度陀螺信号的融合,得到汽车姿态角的最优估计值,阐述了该系统硬件构成和软件设计,并通过汽车道路试验对系统的可行性进行了验证。结果表明:此测量系统能够满足汽车运动姿态测量的精度要求,是确实可行的测量系统。

GPS姿态测量系统基线长度和天线布局设计

在 GPS姿态测量系统工程实施和设计过程中 ,天线的布局和基线长度计是影响姿态测量精度和实时性的关键因素。通过分析和推导建立了基线的长度和天线的布局以及天线的数量对 GPS姿态测量系统的测量精度和实时性的影响 ,介绍了可同时满足高精度和实时性要求的多天线

一种微型矢量水听器姿态测量系统

矢量水听器姿态校正的通常做法是将姿态测量系统捷联安装在声纳平台上,这种方案无法准确测量矢量水听器的姿态变化。针对这个问题,设计了一种微型姿态测量系统,并将其捷联封装在矢量水听器内部。系统采用MEMS陀螺测量角速度,用毕卡迭代算法解四元数姿态更新方程。用MEMS加速度计和磁力计分别测量重力方向和磁北方向,再使用扩展卡尔曼滤波对解算姿态角进行实时校正。经测试,该系统横滚角和俯仰角的静态误差小于0.2°,航向角的静态误差小于0.8°。摇摆实验中,横滚角和俯仰角的动态相对误差小于2.9%,航向角的动态相对误差小于3.6%。海上试验结果证明该姿态测量系统应用于矢量水听器可明显提高目标方位估计的精度。

基于STM32的姿态测量系统设计

以无人机航姿测量系统小型化、量轻化为背景,设计了一种基于微惯性单元MEMS的姿态测量系统。系统以STM32F103C8T6为主控制器,通过I2C总线分别采集惯性测量单元MPU6050和数字罗盘HMC5883L的测量数据,利用数据融合算法解算无人机当前姿态。对于MEMS温漂和噪声干扰的问题,提出了一种基于四元数的互补滤波算法,对测量的姿态数据进行补偿修正。实验结果表明,该姿态测量系统简单可靠、性能稳定、精确度高,成功完成了姿态的最优控制。

SPI串行Data Flash在MEMS姿态测量系统中的应用

基于MEMS传感器的姿态测量系统以体积小、功耗低、实时性好、方便使用等优点而得到广泛应用,传感器信息除用于实时处理进行姿态解算以外,更需要长时间保存以达到校对、仿真、数值分析等多种用途。针对大容量存储在实际使用中疑难较多的问题,主要介绍了大容量Flash存储器AT45DB321D在姿态测量系统中的应用,描述了其基本性能及在姿态测量系统中的硬件连接和软件设计,重点讨论了利用单片机I/O接口模拟SPI操作以及操作指令的具体实现等问题。

基于ME MS的姿态测量系统

载体的姿态测量是载体进行预计轨迹运动的基础。姿态测量有多种方式 ,其中采用磁场传感器测量大地磁场确定航向的方法由于结构简单、体积小、重量轻、启动迅速、成本低等特点 ,自古至今一直得到应用。本课题在此基础上 ,利用微机电系统 (MEMS)技术 ,设计了由微机电传感器组合而成的微型方位水平仪 ,该系统由三轴微加速度计和三轴微磁强计组成。利用大地磁场和重力场在地理坐标系和载体坐标系之间的方向余弦转换进行绝对角度解算得到姿态角。该微型姿态测量系统体积小、重量轻、功耗低、启动快、无长期漂移 ,可进行全姿态动态连续测量 ,测角精度为± 0 .5°(俯仰和滚转 )、± 0 .7°(航向 )。

基于红外传感原理的无人机姿态测量系统设计

由于红外温度传感器能有效感知天空间的热辐射,并且相比传统姿态测量的传感器具有体积小、重量轻、成本低等特点,设计一种基于红外传感原理的无人机姿态测量系统;该系统以新型的ARM Cortex—M3内核微处理器STM32F103ZET6作为处理单元,通过采集红外传感器的姿态信息,进行姿态解算,进而获得无人机的姿态角;同时分析了太阳干扰对实验的影响。实验测试表明:该姿态测量系统简单实用,性能稳定,精度高,能有效满足一般无人机姿态测量的要求。

高精度单轴旋转姿态测量系统研究

采用90型二频机抖激光陀螺和石英挠性加速度计,利用单轴旋转惯性组件的方法,研制了高精度姿态测量系统。介绍了系统的硬件结构组成和无减震结构设计方案,给出了初始对准和姿态测量系统的算法。系统的初始对准采取粗对准和精对准两种方式,姿态测量系统的误差传播特性由系统的误差模型来描述。对该系统进行了静态导航实验和长时间单轴旋转导航实验。实验结果表明:系统水平姿态24 h保持精度优于30,″24 h航向保持精度优于30″。

基于磁阻传感器的弹体姿态测量系统

为实时准确获取弹体俯仰和滚转参数,提出一种利用磁阻传感器获取地磁场强度,结合微机电陀螺精确求解弹体姿态的方法。介绍了基于地磁场的姿态测量系统原理和硬件设计,对存在的各种误差进行了分析,并提出了相应的误差补偿方法。最后,对所设计的系统进行了验证。结果表明,其测量姿态角精度优于1°。

基于RBF神经网络的天线姿态测量系统设计

基于MEMS陀螺仪的测姿系统体积小、成本低,但较低的陀螺精度无法保证系统长期工作。采用Kalman滤波技术将陀螺仪和加速度计、磁强计信息相融合,可保证系统的长期精度。船舶机动行驶引入的干扰加速度会造成Kalman滤波精度降低,为了克服这一不足,利用神经网络的自学习能力,采用径向基神经网络设计船用天线的微型捷联测姿系统,以提高船舶机动航行时的系统精度。阐述了组合式捷联姿态系统算法原理,并通过仿真试验结果证明:训练后的网络能够克服干扰加速度的影响,保证系统稳定工作。

战车火炮姿态测量系统原位标定技术和方案设计

为了降低姿态测量系统的启动漂移和标定误差,提高测量和导航精度,针对系统安装特色,提出了一种原位快速标定方案。分析了系统可观测性,利用等效陀螺信息推导了多位置原位标定方案;研究了最优标定和次优标定问题,分析了标定精度和坡度之间的关系;设计了一种针对系统安装特色的多位置编排方案,完成了大坡度范围下的原位标定。仿真结果表明:方案要求简单,应用范围广,能够完成大坡度范围下高精度快速标定,具有重要的工程应用价值。

浮空器惯性姿态测量系统冗余CAN总线设计

为满足浮空器惯性姿态测量系统在高空长航时环境下对CAN通信高可靠性的要求,设计了一种双CAN总线全系统冗余方案。采用两片集成度较高的LPC11C24微控制器,在DSP+FPGA架构的导航计算机上搭建冗余系统,并结合上位机对该系统进行了测试与验证。测试结果表明,该冗余系统通信功能正常。当主CAN出现故障时,从CAN投入运行,有较好的容错性,在不增加成本和空间的前题下,提高了惯性姿态测量系统的可靠性。

基于单目视觉的位置姿态测量系统精度检校方法

针对高精度位置姿态测量系统的姿态检校问题,提出一种单目视觉检校方法。首先分析了合作靶标精度对单目视觉姿态测量精度的影响,利用合作靶标实现视觉高精度姿态测量;然后提出基于正交矢量和动态滤波的联合标定法,标定出靶标坐标系和惯性测量单元之间的转换矩阵关系;最终实现了具备高精度姿态精度的单目视觉检校系统。实验结果表明,单目视觉检校系统静态姿态误差均方根为2.1'',动态姿态误差为4.4'',可以为高精度位姿系统提供姿态精度检校。

GPS姿态测量系统对惯性导航系统误差修正能力分析

针对惯性导航系统(INS)存在积累误差的缺陷,运用GPS姿态测量辅助修正方法对INS误差进行补偿来进一步提高INS的定位精度。通过对INS系统可观测性进行分析,得出增加不同种类的外部导航信息观测量将有效提高INS误差修正能力的结论。研究了船用INS与GPS姿态测量系统组合的组合导航系统,并对GPS姿态测量系统信息对惯性导航系统的误差修正能力进行了仿真。仿真结果证实上述方法可有效提高INS的定位精度。

激光陀螺姿态测量系统便携监控终端设计

车载姿态测量系统是采用激光陀螺和倾角传感器为测量传感器的惯性测量单元,主要在野外动态条件下工作,设计一款便携监控终端十分必要。本文以P89LPC935单片机为控制器,以ZLG7290为键盘扫描与数码管驱动器,采用DS600温度传感器和其它信号调理电路实现监控信号的转换,完成了便携监控终端的设计,实现了对车载姿态测量系统的实时控制与状态监测。文中论述了便携监控终端的控制器、通信接口、显示与按键扫描驱动、监控信号的转换与调理在开发研制中的选型设计,以及开发此类产品的经验交流。

论Ashtech GPS 3DF姿态测量系统

Ａｓｈｔｅｃｈ三维测向测距系统（３ＤＦ）使用来自全球定位系统的载波相位观测值提供载体的高精度位置和姿态信息。３ＤＦ系统由一台２４通道的ＧＰＳ接收机和四具微带天线组成。３ＤＦ系统可以实时给出载体的瞬时三维位置和航向、倾角和滚动等姿态信息。信息的更新率一般为每秒一次。本文阐述ＡｓｈｔｅｃｈＧＰＳ３ＤＦ姿态测量系统的功能、结构、技术指标、工作原理，并列举出若干试验结果，最后指出其在测绘领域的应用及安装在飞机、船舶、车辆等载体上的应用。

基于GPS／SINS组合的舰船姿态测量系统研究

介绍了GPS/SINS组合的舰船姿态测量系统，解决了单型姿态测量系统存在的问题与不足，给出了组合系统的设计方案并联合多传感器信息融合算法进行了分析，该方法可有效提高舰船姿态测量的精度和可靠性。

基于微机械惯性器件的GPS实时姿态测量系统

实现了基于微机械惯性器件的GPS单基线实时姿态测量系统,可以实时可靠地获得大范围作业系统的姿态信息。采用MEMS陀螺仪与倾角传感器构建的低成本惯性姿态测量系统(IAMS),由GPS测姿获得初始对准并控制误差传播,在发生丢星、周跳等情况时,利用IAMS实现单历元快速整周模糊度解算。同时实现了基于FPGA和浮点型DSP的硬件系统。实验表明:提出的方法能高精度、实时、可靠、稳定地获取姿态测量数据,满足测姿过程中计算量小、简洁易行的应用需求。

阻尼比连续可调的捷联惯性姿态测量系统内阻尼技术

在自主导航状态下,捷联姿态测量系统存在的舒拉调谐等周期性误差可以通过内阻尼技术进行有效抑制。但是阻尼的加入破坏了系统的舒拉调谐条件,系统会受载体加速度的影响,产生新的姿态角误差。针对传统阻尼网络阻尼比固定的缺点,设计了一种阻尼比可连续调节的阻尼网络,推导了载体加速度、阻尼比和姿态角误差三者之间的关系。为抑制系统在载体机动状态下产生的姿态角误差,提出了一种根据载体加速度大小实时调整系统阻尼比的自适应阻尼方案。仿真与实验结果均表明:设计的阻尼网络可有效抑制系统姿态角误差;自适应阻尼方案可有效降低载体在机动状态下阻尼对系统的不利影响,提高系统精度。