基于高斯牛顿迭代的MIMU误差参数辨识

为了减小微惯性器件在制造和安装过程中出现的误差对微机械惯性测量单元(MIMU)测量精度的影响,对MIMU进行了误差参数辨识.介绍了一种新型的MIMU误差参数描述数学模型(包括零偏、灵敏度、圆锥角和方位角),提出了一种基于高斯牛顿迭代的适用于该误差参数模型的寻优方法,并利用实验室高精度转台完成了相关的参数辨识实验.仿真结果表明,与传统标定方法相比,该参数标定可以有效提高MIMU的测量精度,具有一定的实用价值.

基于MIMU的行人室内导航技术的实现

采用微机械惯性测量单元(MIMU),设计一套固定在行人腰部的可穿戴式室内定位导航设备.采用行人航位推算原理(PDR),计算行人行走的步数、步长及方位,实现行人室内定位,解决了GPS导航技术在室内无法使用的缺陷.测试结果表明:系统的平均定位误差低于行进距离的0.74%,满足行人室内定位要求.验证了系统的有效性和可靠性.

潜艇水下微弱升降运动检测方法研究

检测水下载体的微弱升降运动信号是解决潜艇或水下航行器(UV)水下定深度悬停这一难题的关键。该文提出了一种新颖的检测方法,实现对水下载体微弱升降运动信息的检测。利用卡尔曼滤波技术,将惯性测量单元(IMU)信息和平台罗经、深度计等外部辅助信息进行融合,最终检测出水下载体的微弱升降运动信号。且还设计了基于微机械惯性测量单元(MEMS IMU),数字信号处理(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的验证样机。验证实验结果表明该文提出的检测方法是有效的。

基于主从惯导技术的航姿系统研究

为了解决目前越来越多的载体需要多个部位姿态的测试问题,研发一种低成本、小体积的系统,其以低精度惯性测量单元为基础,利用已有主惯导传递的信息为观测量,通过卡尔曼滤波算法修正纯惯性情况下姿态发散问题,提高系统测量精度,满足使用要求。该系统以零位漂移100(°)/h的石英微机械陀螺仪和偏置稳定性1×10-4 g的石英挠性加速度计为惯性测量器件,配以高速导航计算机,通过融合主惯导信息,达到了系统俯仰角及横滚角小于0.1°的精度。目前该系统已在相关项目上得到验证,满足使用要求。

基于有色噪声的改进卡尔曼滤波方法

为了解决实际工程中微机械惯性测量单元加速度计数据存在有色噪声导致计算的姿态角波动异常的问题,提出一种基于有色噪声的改进卡尔曼滤波方法。通过对有色噪声的特点进行分析,建立了针对有色噪声的状态预测协方差公式、卡尔曼滤波增益公式、系统状态与动态有色噪声的协方差公式、测量值与观测有色噪声的协方差公式,推导出处理有色噪声的卡尔曼滤波公式。仿真试验表明,改进的卡尔曼滤波方法能有效解决有色噪声导致的姿态角波动异常问题,证明了基于白噪声的卡尔曼滤波是基于有色噪声卡尔曼滤波的特例。

基于非线性技术的AUV组合导航新方法

针对小型AUV对低成本、微小型、高性能导航系统的需求,提出了一种基于M EM S技术的IMU/DVL组合导航新方法。分析了低成本惯性导航系统的特点和误差模型,为有效提高系统的导航精度引入多普勒测速仪与微机械惯性测量单元相组合,并采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法设计组合导航系统的滤波器。仿真结果表明,基于UKF滤波的M EM S-IMU/DVL组合导航新方法具有较高的导航精度,且有效降低了系统成本,具有广阔的工程应用前景。

MIMU现场标定方法

针对微机械惯性测量单元的工程应用需求,提出了一种改进的现场标定方法。通过8个位置的选取,降低了配套设备的复杂程度,易于工程实现;由于8个位置的测量信息是6个位置测量信息的4倍,使得利用非线性最小二乘法拟合求取到的校准模型参数精度得以提高。