MEMS微惯性组合静态误差建模与补偿

安装误差和温度是MEMS微惯性组合的主要误差源,这两种因素所引起的误差通常占系统总误差的90%以上。通过对微惯性组合的安装误差及温度因素的影响进行深入分析,构建了一种适用于低成本导航微惯性组合静态误差补偿模型。该模型是一种基于线性模型的改进型模型,模型复杂度低,按实验标定方法获取模型参数后可实时计算惯组输出,用于对MEMS微惯性组合实时性要求高的环境中。并且,通过对模型深入分析,巧妙设计标定方法,大大简化了该模型的标定步骤,使模型参数的获取更为方便。为了论证模型正确性,进行了标定实验,实验结果表明模型是切实可靠的。

MEMS微惯性测量组合标定技术研究

在介绍MEMS微惯性测量组合组成结构的基础上,根据MEMS陀螺和MEMS加速度计的输出模型,提出并推导了一种MEMS微惯性测量组合标定方法。利用该方法标定微陀螺的基本思路是:设置转台以速率方式运行,并且确定合适的旋转角速率间隔,使微惯性测量组合每个轴向的陀螺仪分别敏感不同的角速率,然后通过一系列计算,求解出待标定的零点偏置电压、刻度因子、交叉耦合系数及其对应的安装误差角。标定加速度计的方法类似,不同之处是设置转台以位置方式运行。理论分析和实验结果表明,利用本文所介绍的这种标定方法能够准确地将MEMS微惯性测量组合的输出电压值转化为对应的角速度和比力信息,为后续精确的姿态解算和导航计算奠定基础。

无陀螺微惯性测量组合的优化算法研究

无陀螺微惯性测量组合是利用线加速度计在空间的组合解算出载体的角速度 ,同时测量载体的轴向加速度 ,构成惯性测量组合 ,应用该方法可以设计出适用的中等精度惯性导航系统 .在国外学者研究的基础上改进了 9加速度计的模型 ,提出一种新颖的解算算法 ,抑制了迭代误差 .该算法利用传感器的冗余信息直接求得所测量的角速度的绝对值 ,及时修正微分方程的解 ,减少了解微分方程组所带来的累积误差 ,降低了惯性测量组合的漂移 .

MEMS微型惯性测量组合的标定

由于MEMS器件的特殊性,在使用前必须进行标定。在MEMS器件误差数学模型的基础上,根据MEMS微惯性组合的十二位置标定方法,标定MIMU加速度计和陀螺仪的零偏稳定性和安装误差角,并将该方法应用于某MIMU的实验室标定中,验证了该标定方法的可行性。根据实验结果,对加速度计和陀螺仪的输出进行快速补偿,能进一步提高MIMU的姿态解算和导航精度。

基于数据融合理论的无陀螺微惯性测量组合算法研究

在国外学者研究的基础上改进了无陀螺微惯性测量组合的模型,提出一种新颖的解算算法,采用基于假设检验理论的数据融合理论对传感器的冗余信息进行解算,抑制了迭代误差,提高了解算精度。经过仿真计算验证该方案的可行性。该算法有效地利用了传感器的全部信息,使导航精度提高了近一个数量级,从而为无陀螺微惯性测量组合的实用化奠定了理论基础。

微惯性测量组合关键技术与应用

简要回顾微惯性测量组合技术的发展和应用 ,结合目前我国的发展水平和技术条件 ,从应用的角度特别是军事应用方面分析了微惯性测量组合在应用过程中需要解决的主要问题和关键技术。文章最后指出了发展我国微惯性组合技术的道路是在有限的资金内以选定应用对象和应用环境为基础 ,走应用与研制相结合的道路以应用促研制。

基于FPGA的微惯性测量组合电路设计

为了适应战术技术需要,微惯性测量装置要求具有体积小、重量轻、速度快、实时性能高等特性,目前还没有较好的方法来实现.本文提出了一种基于FPGA的硬件体系结构,在FPGA片内使用硬件描述语言编程构建了微惯性测量组合的信号采集、处理与输出电路平台,在应用中取得了较好的效果.该电路设计具有较强的通用性,在选用不同敏感元件时可通过在线编程迅速重构FPGA片内系统,形成新的微惯性测量组合.

微惯性测量组合标定系统的研究

设计了一台低成本的微惯性测量组合标定系统。采用变几何桁架实现MIMU横滚角、俯仰角的变化 ,由平台的转动实现偏航角的改变 ,以模拟载体的运动。计算机通过A/D、D/A板对滚珠螺旋致动器等执行机构进行控制 ,并对MIMU的输出进行同步数据采集 ;应用GPS对MIMU的位置和姿态进行辅助测量 ,运用GENIE、MATLAB等设计了相应的软件 。

一个单芯片硅微惯性测量组合

论文基于普通的体硅工艺设计实现了一个单片集成式硅微惯性测量组合.通过对敏感表头的结构优化设计达到异构图形长和宽的较高一致度,从而有效降低刻蚀延迟效应(RIELag)对大面积结构深刻蚀造成的影响.所加工的样片在不到1cm2的硅片面积上同时包含了三个不同轴向的硅微加速度计和三个不同轴向的硅微陀螺,可对载体在笛卡尔坐标系内六个自由度上的运动分量进行测量.针对这六个片上惯性元器件,分别设计了相应的接口电路并进行了测试.测试表明其中的陀螺可达到1deg/s左右的精度,加速度计有33mV/gn的标度因子.论文研究表明这种单片集成式硅微惯性测量组合的实现方法工艺简单,可有效降低惯性测量组合的体积,同时具有进一步提高精度的潜力.

一种新型微惯性测量组合布局误差模型的建立与仿真分析

根据一种适合于高转速载体的微惯性测量组合布局方案,在考虑载体质心和惯性测量组合中心不重合的情况下,建立了具有惯性器件安装方位误差因素的数学模型,并进行了仿真,得到了相应的误差曲线。解决了无陀螺惯性测量系统解析出的角速度比陀螺输出的角速度精度低,误差随时间严重发散的问题,提高了系统精度。

微惯性测量组合系统的设计

介绍了一种微惯性测量组合(MIMU)系统的设计方法。该系统由电源模块、数据采集模块和数据处理模块组成。数据采集模块用16位高精度AD和浮点放大器采集MIMU输出信号;数据处理模块采用高速单片机和嵌入式计算机进行数据处理。还介绍了数据采集的软件设计。该系统结构简单,为捷联系统的小型化提供了一种新的思路。经实际应用表明:该系统合理可行。

基于MEMS技术的微型惯性测量组合

叙述了基于MEMS技术的微型惯性测量组合(MIMU)在国内外的发展状况及其应用,简要阐述了MIMU的基本原理和结构并对其优缺点进行了分析,同时也对其发展作了总结与展望。

微小型惯性测量组合的标定方法研究

在捷联惯性航向姿态测量系统中,微惯性器件是核心部分,陀螺和加速度计的精度直接影响整个系统的性能。本文设计了微惯性测量单元MIMU的结构,建立了数学模型,采用翻滚法和转台法,分别标定加速度计和陀螺的零位偏差、标度因子及安装角误差。

基于RBF神经网络的微惯性测量组合标定

针对微惯性测量组合标定精度低的问题,充分发挥神经网络良好的逼近非线性函数的优势,以RBF神经网络为主要逼近手段,对微惯性测量组合输出非线性特性进行精确逼近,从而得到更为准确的标定结果。试验结果表明,基于RBF神经网络的标定算法能够有效地逼近微惯性测量组合敏感信息,与传统基于最小二乘法建模方法相比,微惯性测量组合输出标定精度有了显著提高,为后续的载体姿态准确解算奠定了基础。

微惯性测量组合的计算机辅助设计系统的设计与应用

文中介绍了一个微惯性测量组合(MIMU)的计算机辅助设计系统(CADS),对该系统的结构、硬件组成、软件设计进行了描述,重点介绍了系统软件设计中的关键技术:RS-232测试技术、VC和Labwindows/CVI的混合编程技术、多线程技术、VC和Matlab的混合编程技术。该系统具有良好的通用性和可扩展性,可以大大提高基于高性能CPU和CPLD、FPGA等技术的微惯性测量组合的研制效率。

微惯性测量组合的计算机测试系统

介绍了一个微惯性测量组合(MIMU)的计算机测试系统,对该系统的结构,硬件组成、软件设计进行了描述,重点介绍了系统软件设计中的关键技术:RS232通讯测试技术、VC和Labwindows/CVI的混合编程技术、多线程技术、VC和Matlab的混合编程技术。该系统具有良好的通用性和可扩展性,基于高性能CPU和CPLD、FPGA等技术的微惯性测量组合的测试过程可以大大提高工作效率,缩短研发周期。

一种新型微惯性测量组合捷联惯导系统的研究

在大动态环境下,测量载体的角速度的陀螺仪已经很难满足陀螺仪量程的要求。本文针对具有大角速度和大角加速度的短时飞行的动态载体,利用加速度计的输出公式和惯性器件的测量值,解算出载体质心的线加速度和角速度;根据微惯性测量组合捷联惯导系统原理设计了微惯性测量组合的安装方案并且论证了该组合方案的优越性;通过MATLAB软件对该方案经行了仿真,结果表明该方案有效提高了系统精度。

加速度计的动态特性对无陀螺微惯性测量组合性能影响的研究

本文以压阻式加速度计为例 ,探讨了其动态特性对无陀螺微惯性测量组合的影响。首先 ,建立了 9个加速度计的无陀螺微惯性测量组合模型 ,并推导了该模型的导航方程 ,然后根据加速度计的动态特性改进了其导航方程 ,最后进行了仿真验证。从仿真结果可以看出 ,对于相同的加速度计 ,输入信号的动态特性越强 ,惯性组合的误差越大。因而选用动态特性好的加速度计有助于提高无陀螺微惯性测量组合的性能。本文为无陀螺微惯性测量组合走向实用化 。

一种微惯性与磁组合测量单元的姿态解算方法

目前无人机、机器人、人体动作捕捉等多个领域都需要全姿态测量方法支持,采用微惯性与磁传感器组合测量姿态是成本低、性能好、普遍使用的一种方案。针对磁力计易受外界铁磁干扰问题,提出一种基于旋转四元数、两级更新的姿态解算方法:第1级根据建立的陀螺仪、加速度计量测模型构建损失函数,采用梯度下降法对载体俯仰角和横滚角进行更新;第2级根据建立的磁力计量测模型,采用梯度下降法对载体偏航角进行更新。利用后验估计四元数计算铁磁干扰估计量,并将其作为下一时刻的先验铁磁干扰。实验结果表明,该算法可以有效校正角速率积分带来的累积误差,提高姿态解算精度,并具有一定抗铁磁干扰能力,增强了微惯性与磁组合测量单元姿态解算方法的环境适应性。

微惯性测量组合安装误差标定方法研究

微惯性测量组合是由MEMS惯性传感器组成的新型惯性测量系统,其测量精度除受各惯性传感器测量精度的影响之外,还受到微惯性测量组合安装误差的影响。通过分析MIMU安装误差模型,针对在使用微惯性测量组合惯性输出对组合安装误差标定过程中遇到的实际问题,提出了确实可行的解决办法。