全磁传感器弹体定姿布阵与半实物仿真

针对三轴磁传感器无法求解弹体3个姿态角这一问题,改进了磁传感器的布阵方式,设计了全磁传感器组合的旋转弹体姿态测量方案。建立了磁传感器组合的数学模型,根据2个非正交安装的磁传感器输出的极值比值,采取在偏航角范围内列表的方法来求解俯仰角,根据正交的三轴磁传感器求解偏航角。通过三轴无磁转台对测量系统进行了半实物仿真实验,并对姿态角进行了解算。实验结果表明,姿态角误差基本控制在1°,而采用十二位置不对北算法对罗差进行补偿后,可得出正确的载体偏航角。     

基于磁强计和MEMS陀螺的弹箭姿态探测系统

为解决弹道修正弹箭中捷联式姿态测量系统误差随时间不断积累的问题,设计了一种由二轴磁强计和MEMS陀螺构建的低成本弹体姿态磁-惯性测量系统,利用磁强计测量的地磁信息修正MEMS陀螺解算的姿态角误差. 在此基础上,提出了将两轴地磁信号解算滚转角融入陀螺解算的姿态优化算法,研制的原理样机在二轴转台上进行了测试. 有限的试验表明:在一定条件下,该测量系统可有效抑制陀螺漂移引起的姿态误差,能可靠地用于弹道修正弹箭的姿态测量.      

基于最小二乘法MEMS惯性传感器姿态解算算法

针对MEMS惯性传感器在测量时出现误差不稳定和外界磁场变化所造成的姿态角误差较大问题,提出一种基于最小二乘法MEMS惯性传感器姿态解算算法.采用静态六位置法对三轴加速度计标定,对三轴加速度计建立误差模型,利用最小二乘法确定误差参数.根据欧拉角法中倾斜角和航向角分开求解特点,减小磁场变化干扰,再对欧拉角中存在的奇异值问题进行改进,分为一般姿态值和奇异值状态姿态值两种滤波模式.实验结果证明,通过对三轴加速计的标定补偿和欧拉角的奇异值问题改进后得到的姿态角精度高,并且在遇到磁场变化时稳定性优于四元数法,不会出现奇异值.     

基于四元数卡尔曼滤波的多轴传感器协同人体跌倒监测研究

为了准确、快速、自动地监测人体跌倒,开展了基于四元数卡尔曼(Kalman)滤波的多轴传感器协同人体跌倒监测研究.它使用MPU-9520传感器实时获取人体姿态信息,再基于四元数法实现姿态解算.利用Kalman滤波算法降低噪声影响,提高监测正确率.通过选择加速度、角速度和姿态角的矢量大小的阈值作为跌倒判断标准,提高了跌倒监...     

基于VNS-GA的PID和互补滤波控制的自平衡车姿态解算

自平衡车的姿态主要靠传感器来感知,通过传感器感知的角速度和加速度数据自动调整自平衡车的姿态角,从而维持其平衡.采用三轴陀螺仪和三轴加速度计分别采集自平衡车的角速度和加速度,通过互补滤波方法,对2种传感器采集到的数据进行融合,降低噪声和误差;然后,采用本文提出的融合变邻域搜索的遗传算法(VNS-GA)对PID控制器的3个参数进行寻优,从而对互补滤波方法获得的角度进行自适应调整,最终得到较精确的姿态角.为了验证基于VNS-GA的PID控制方法的性能,分别使用基于GA的PID控制方法和基于VNS-GA的PID控制方法来解算自平衡车的姿态角.实验结果表明:基于VNS-GA的PID控制方法得到的姿态角更接近于真实值,性能更好.     

地磁导航中磁测姿态解算误差分析

在弹载地磁导航应用中,磁测姿态系统解算精度受不同误差源的影响。为提高磁测精度,根据误差理论对磁测系统进行了误差机理分析与建模;建立了偏航误差、地磁分量误差和传感器测量误差的误差传递关系,为传感器选型及后续误差补偿提供理论参考。仿真结果表明,各误差间的传递关系呈现非线性关系,在全射向范围内误差以零度俯仰角为成中心对称分布规律。此外,若弹体靠近或沿着地磁方向飞行时,都会出现很大的解算误差,甚至于方程无解。因此有针对的避开上述飞行方案,能提高磁测姿态解算精度。     

基于信息融合的大飞艇自适应姿态解算算法

现有计算大飞艇姿态角的平衡滤波算法虽然融合了加速度和角速度信息,但其未对加速度的适用条件进行分析,从而导致了积累误差和动态解算准确性问题.针对该算法的不足,提出了根据飞艇的不同运动状态来调整姿态解算算法的融合加速度和角速度数据的自适应姿态解算算法,并通过Matlab实验验证了算法的有效性.实验结果表明,该算法有效地解决了平衡滤波算法的不足,通过引入SMV(signalmagnitudevector,信号量向量),使大飞艇的运动状态得到了准确判断,从而使积累误差问题得到了有效改善,同时提高了大飞艇的动态解算准确性.     

基于极大似然估计法的磁力计误差补偿算法

针对现有三轴磁力计误差补偿速度慢、需要外部辅助设备、磁力计和惯性传感器组合存在多传感器轴位敏感重合误差问题,提出了一种基于极大似然估计法(maximum likelihood estimation,MLE)的快速有效的磁力计误差补偿算法.根据传感器组合系统中误差来源建立测量误差模型,建立高斯分布的极大似然参数估计模型,用牛顿最优法解算出误差补偿参数,并给出求解理想初始值的算法.仿真数据显示,补偿后的磁力计航向角解算精度达到0.81°,相比补偿前精度提高94.9％.实验结果表明,该算法可简单快速的实现误差补偿,多传感器轴位敏感重合误差得到校准.     

基于自适应平方根UKF的微机械传感器融合航姿估计

提出一种新的基于自适应平方根UKF的微机械传感器组合姿态测量系统.该系统采用3轴微机械陀螺积分得到姿态角,采用3轴微机械加速度计测量重力矢量得到俯仰角和横滚角,分别校正俯仰漂移和横滚陀螺漂移;采用磁强计得到航向角,并与陀螺积分角度融合校正航向陀螺漂移.跑车实验结果表明,基于自适应平方根UKF算法可实时估计机动加速度干扰,并在融合滤波器中进行补偿,能够有效去除车辆机动加速度干扰,姿态角估计精度在±0.6°以内.     

高转速弹丸磁强计/太阳方位角传感器组合测姿方法

为解决高转速弹丸的姿态测量问题,研究了磁强计/太阳方位角传感器的组合测姿方法。建立了三轴磁强计和太阳方位角传感器的测量方程,给出了三轴磁强计新的姿态解算方法并研究了解的存在性问题。采用一种解析算法求解磁强计/太阳方位角传感器非线性测量方程组,避免了采用数值算法的收敛性问题。最后通过仿真研究表明磁强计/太阳方位角传感器组合测姿方法能达到较高的测量精度。研究结果为高转速弹丸的姿态测量提供了有效的解决方法。     

基于纳米磁流体材料的传感应用

 磁流体是具有磁性和流动性的新型功能材料, 以其独特的性能在传感器领域具有巨大的应用潜力。本文综述了利用磁流体的多种特殊性质实现体积、流速、角度、温度、电流和磁场等物理量传感的研究进展, 并分析各类磁流体传感器的工作原理。基于几何光学理论, 推导和模拟了两套利用磁流体可调谐折射率的磁场传感系统。     

悬浮式磁流体惯性传感黏阻与量程可控机理

实现悬浮式磁流体惯性传感的量程控制关键在于分析基于经典黏性流体力学理论的动态黏度特性和流固系统运动特性.在质量块作简谐运动下,建立惯性传感结构中间隙的流动模型并对理论方程进行求解.在不同动力黏度下,对作简谐运动的传感运动块进行流阻力进行数值计算,结果表明:质量块所受黏阻力主要是两侧压力差,压力差随时间呈现简谐特性,幅值与磁流体动力黏度有较好的线性关系;在选定实验参数后研究结果为压差相位超前22°～40°,剪切应力超前在15°以内,且随着动力黏度增大而减少,当运动黏度达到75 pma·s时,相位超前量变化趋缓.     

悬梁式磁流体惯性传感建模及输出可控性分析

提出在传统悬臂梁传感器结构中引入纳米功能材料磁流体,基于磁流体的磁粘可控特性,实现悬臂梁传感器的输出可控性.重点为建立其传感数学模型并进行运动分析,求得动态函数表达式,借助仿真数值方法得到传感模型中的幅值比与阻尼比、频率比的关系曲线,并对传感器可控性进行分析.结果表明,通过改变磁流体的粘度可实现传感器的输出可控性,最终实现宽量程传感测量,研究得出采用二脂基磁流体,选取激励电流为1.2A时磁流体传感量程可放大超过10倍.     

各向异性磁阻传感器灵敏度在线辨识技术

提出了一种基于灵敏度在线辨识技术的灵敏度变化补偿方法,使用北京科技大学研制的各向异性磁阻传感器BKMC-21进行了实验研究.结果表明:未采用灵敏度变化补偿技术的磁场测量输出结果在磁力计通电后发生剧烈变化;磁力计输出需30min才能趋于稳定,在此期间灵敏度变化超过20%.采用灵敏度变化补偿技术的磁场测量输出结果在磁力计通电后保持平稳,磁力计输出在整个过程中灵敏度变化不超过2%.由以上实验结果可以看出,本文所提出的基于各向异性磁阻传感器灵敏度在线辨识技术的磁力计灵敏度补偿方法能有效地解决磁力计灵敏度变化问题.     

基于FBG的磁场传感器实验设计方案

光纤Bragg光栅(FBG)传感技术较其它光纤传感技术有其独特的优点,使其更具有研究的价值。基于光纤Bragg光栅的应变敏感性和磁性材料的磁致伸缩效应,提出了将光纤Bragg光栅应用于磁场传感测量的方案。设计方案中将光纤Bragg光栅与磁致伸缩材料相结合。实现了光纤Bragg光栅波长漂移量与侧向位移的线性调谐关系;通过测量光纤Bragg光栅波长漂移量,可以估算出外界磁场的强度变化。     

海底布放磁传感器的磁定位方法的模拟实验研究

对基于磁场分量的定位方法和磁梯度定位方法进行了模拟实验研究.结果表明，磁定位方法为海底布放磁传感器定位是可行的，在测量条件一般的情况下，基于磁场分量的定位方法精度较高.分析了应用磁定位方法为海底磁传感器定位的工程实现条件，为实际中海底布放磁传感器的定位工作提供了一种思路.
     

汽车安全气囊磁电式传感器的设计与研究

该文论述了汽车安全气囊磁电式传感器的工作原理。对传感器进行了结构设计和电路设计。同时对加工的传感器样机进行了模拟冲击实验。提出的传感器具有较大的测量范围。加速度为０ 到５８８ ｍ／ｓ２ ,时间脉宽为０ 到２０ ｍｓ 可调。识别电路具有峰值和时间双重判别。该传感器是一种新型的汽车安全气囊传感器。     

智能一氧化碳巡回检测仪

本文介绍了一氧化碳巡回检测仪的结构和工作原理，重点叙述了CO传感器恒电位电路的设计方法，并提出了一种新的软件线性化方案。     

基于四元数的MARG传感器姿态测量算法

陀螺仪的漂移、载体的线性加速度和周围局部磁场的干扰是制约MARG传感器姿态测量精度的主要问题,传统的方法利用滤波算法和零速修正技术来减小姿态测量误差。该文基于已有的惯性测量单元,设计了一个基于四元数的扩展Kalman滤波器,通过建立MARG传感器模型,引入传感器偏差补偿和自适应的测量噪声协方差矩阵构造方法来提高姿态测量精度,减小载体线性加速度和周围局部磁场的干扰,实现三自由度的姿态测量。基于惯性测量单元(IMU)的实验结果表明了本文所提算法能显著提高姿态测量精度。     

新型Fe83Ga17波导丝在磁致伸缩位移传感器中的应用

针对目前国产MDS因采用Fe-Ni波导丝而导致量程过小的问题,提出将Fe83 Ga17波导丝应用于MDS的新方案,并从电磁特性的角度对其进行了论证.首先,在分析MDS原理的基础上结合傅里叶分析和电磁学理论建立了MDS波导丝的磁场模型,为电磁特性的研究奠定了数学基础;其次,在数学理论的基础上借助MATLAB分析了波导丝的磁场分布特性,得出了其有利于增强MDS威德曼效应效果的结论;最终,通过分析MDS在不同量程处的回波信号效果,验证了方案的可行性.