摘要：微机电系统(mems)惯性传感器标定系统是用于mems惯性传感器误差标定的设备。mems惯性传感器作为产品在使用前,需要对传感器的工作精度进行进一步标定,使传感器工作精度和稳定性达到预定性能指标。目前,用于mems惯性传感器的标定设备存在自动化程度低、结构冗杂、成本较高的特点,已经无法满足特殊环境下mems惯性传感器的批量生产需求。通过对传感器标定过程进行研究,设计了一种mems惯性传感器自主标定系统。并研究了一种基于摄像头延时的Double Fuzzy PID控制算法,提高设备的控制精度和工作稳定性。经过与常规PID控制方法进行仿真测试比较,测试结果表明,该基于摄像头延时的Double Fuzzy PID控制算法相较传统PID控制更适合完成对mems惯性传感器的高效批量生产。

摘要：激光平地技术是农业生产中一项重要的节本增效措施,为了使激光平地机在水田中作业时平地铲保持水平,设计了一种低成本的水田激光平地机水平控制系统,采用mems陀螺仪与加速度计通过信息融合测定平地铲实时倾角,通过脉冲宽度调节普通电磁阀实现平地铲水平控制。文章分析了控制系统的构成,传感器的工作原理与安装方法,阐述了两种传感器融合测量实时倾角的方法。采用了基于ARM7内核的微处理器设计了水平控制系统硬件,并给出了软件实现流程。采用AHRS(姿态航向参考系统)对系统性能进行了实验室测试与田间试验验证,测试结果表明,该水平控制系统能在动态条件下准确地测定平地铲实时倾角,可以较好地实现平地铲水平控制。

摘要：针对传统计步算法精度低适用性不高的问题,提出了一种基于mems足部定位模块的高精度自适应步长估计算法。首先通过分析行人步态的周期特征,精确地判断每个步态周期中单脚离地和落地的时间差值,采用零速更新法结合时间阈值、加速度阈值和加速度方差阈值进行步态检测;然后对转换后地理坐标系下传感器信号进行双重积分,计算出行人每一步的空间轨迹,无需进行前期步长数据采集或者生物模型参数提取,即可实现对行人步长的精确估计。在AHRS_box惯性传感器模块上进行了实验,结果表明该算法估计得出的步长和行走距离误差均小于2.5%,证实了该算法的有效性。

摘要：针对微机电系统(mems)惯性传感器温度诱导故障诊断任务,提出了一种基于最大平均差异(MMD)迁移学习的故障诊断方法,解决了离线样本充足而在线故障样本不足情况下的在线故障诊断问题。将mems惯性传感器在线故障诊断的问题转化为一个深度迁移学习问题,其中具有完整标签的离线样本作为迁移学习的源域,在线条件下的样本作为目标域;设计了基于多尺度卷积神经网络的故障模式识别方法;提出了一种基于MMD的迁移学习方法,将基于源域样本训练的模型迁移到目标域中,该方法采取了一种基于源域与目标域差异分析的半监督学习策略,使模型在目标域上获得满意的故障诊断性能。实验表明,提出的故障诊断方法较其他基于迁移学习的故障诊断方法在mems惯性传感器故障诊断任务中具有更好性能。

摘要：为获取惯性导航系统的姿态信息,针对mems惯性测量单元,设计了基于多传感器信息融合的水平姿态解算方案.在此基础上,提出了一种基于卡尔曼滤波的解决方案:利用陀螺仪测得的角速度更新前一步的姿态角,利用加速度计对重力矢量的观测修正陀螺仪给出的姿态角信息.设计了水平姿态解算试验平台以验证该算法,采用姿态航向参考系统AHRS500GA提供精确姿态角对解算结果进行对照,试验结果表明:在静态、动态条件下该算法均能准确地得到实时水平姿态角,其误差一般小于1°.

摘要：为了解决检测或养护人员难以定位大长隧道病害的问题,创新性地提出将智能手机/mems惯性传感器定位技术运用于隧道病害检测中。对原有的行人航位推算(PDR)算法进行了优化,将连续性检测和相似性检测引入到步态检测算法中,充分考虑检测中的“假走”状态,将“5步检测”和“3 s检测”方法运用于起步检测中,提高了步态检测方法的准确性。结合隧道检测规范,设计了一种适合在电子地图中显示病害位置的方法,实现了隧道内病害定位和病害标识等功能。对广州市某隧道进行实地定位测试,试验结果表明:该定位方法最大定位误差在3 m以下(人眼病害可识别范围),满足病害检测距离要求,可使检测人员快速定位病害位置。

摘要：在机器人、小型无人自主飞行器等严格限制成本、体积、功耗的应用场合,一套合适的姿态测定系统显的尤为重要。为此,提出了一种低成本的实时姿态决定系统,该系统由传感器模块和数字信号处理器(DSP)组成。传感器模块由一个三轴的磁罗盘和一个基于mems技术的惯性测量单元构成,文中对系统的软硬件设计进行了详细的论述。在此嵌入式平台上面,开发了一套基于四元数和扩展卡尔曼滤波的姿态估计算法,对算法的原理进行了详细介绍。最后给出的实验结果显示此系统具有相当高的性能,姿态角误差的方差在0.02°以下。

摘要：针对单一mems惯性陀螺仪精度低、随机噪声大,无法满足高精度应用场景要求的问题,提出了一种基于差分mems惯性传感器阵列的虚拟陀螺仪。设计并实现了由2N个消费级传感器构成的虚拟陀螺仪系统,其中正面N个传感器三轴同向,且与反面N个传感器三轴反向。2N个传感器共同组成N个差分传感器对,形成一个差分传感器阵列。同时,基于单一mems惯性陀螺仪的输出模型,对差分阵列式虚拟陀螺仪输出进行建模分析,通过将正反面传感器输出进行差分均值融合,实现了一个高精度虚拟陀螺仪输出。最后,利用陀螺仪零偏、零偏稳定性和Allan方差分析虚拟陀螺仪的确定性误差和随机噪声等特性。结果表明,在静止状态下,差分阵列式虚拟陀螺仪能够有效降低陀螺仪的零偏和零偏稳定性。与单一mems陀螺仪相比,差分阵列式虚拟陀螺仪的x,y,z轴角度随机游走降低约73%,速度随机游走降低约77%,即差分阵列式虚拟陀螺仪能有效地抑制mems惯性陀螺仪的随机噪声,提高传感器输出精度。

摘要：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。

摘要：对大多数导航应用而言,精度并不是最重要的因素,在满足精度的前提下,尽可能降低成本、缩小体积才最重要。mems(Micro Electro Mechanical System)惯性传感器在民用市场已得到广泛应用,在战术级的导航中也开始逐渐应用,这主要受益于利用科里奥利效应制造的各种类型的mems陀螺。目前还没有达到战术级应用的环形激光陀螺和光纤陀螺的精度水平,但mems惯性传感器深具潜力。本文介绍当前mems陀螺和加速度计制造技术的发展,重点讨论mems传感器的设计及性能,并展望mems惯性传感器的发展前景。