融合双轴加速度计与单轴陀螺仪的滚转角测试方法

实时高精度滚转角信息对提高高速旋转弹药制导精度尤为重要。由于弹体纵轴存在高速旋转,若纵轴采用大量程陀螺,则会带来较大的输出噪声,同时不可避免地存在累积误差,导致滚转角测量精度不高。为解决这个问题,提出了一种融合双轴正交加速度计与单轴陀螺仪的滚转角测试方法,纵轴采用大量程陀螺进行滚转角测量,双轴正交加速度计测量横轴和竖轴上的加速度,利用低通滤波提取重力投影测量滚转角,由加速度计得到的滚转角作为观测量,基于卡尔曼滤波（KF）融合两种方式得到滚转角信息,利用加速度计修正陀螺仪从而提高滚转角测量精度。为验证算法的有效性,进行了弹道仿真实验,实验结果表明：在6.68秒的外弹道飞行过程中,单独使用加速度计测量滚转角精度为（RMSE标准）15.58°,单独使用陀螺测量滚转角精度为1.36°,融合算法精度为0.57°,且不存在累积误差。实验表明,该算法具有重要的工程应用价值     

基于光纤陀螺和加速度计的测斜仪

岩芯钻探过程中,钻孔延伸的顶角、方位角和孔底的泥浆压力是井眼的重要参数,而现有的测斜仪无论是在使用环境或使用精度方面均达不到深孔取芯钻探的使用要求.基于此,本文设计了一种基于光纤陀螺和加速度计的测斜仪,仪器应用于绳索取芯钻进,在仪器加工完成后进行了大量的室内及现场试验,试验结果表明仪器满足实际深孔取芯钻探工程的使用要求.     

基于Arduino的陀螺仪模拟训练系统设计

以开源电子原型平台—Arduino为基础,设计开发了陀螺仪模拟训练系统。采用MEMS加速度计与陀螺仪传感器组合方案进行姿态检测,传感器数据经卡尔曼滤波进行融合,有效地提高了检测精度。该系统实现了对陀螺仪、测试设备、操作声响、操作过程的综合模拟。应用表明,该系统不仅能实现与实装相同的操作训练效果,而且增加了错误操作报警和操作评分功能,既降低了训练成本,又提高了训练效果。     

基于MEMS的惯性测量系统

采用低成本的MEMS陀螺仪与加速度计研制板上级惯性测量单元,对陀螺仪的静态和动态性能测试结果表明,研制的MIMU达到速率级精度,可用于速率、姿态阻尼系统或与其它传感器组合应用于飞控系统.     

基于ABAQUS的陀螺仪模态分析

利用ABAQUS软件对某海军舰船陀螺仪进行了模态分析.采用三维实体单元离散陀螺球,建立了陀螺球的有限元分析模型.分析了该陀螺仪的垂直环前6阶固有频率及振型,为陀螺球响应分析提供了重要的模态参数,同时也为结构的改进设计提供了理论依据.     

一种基于FPGA的多路高精度加速度计数据采集系统设计

针对传统的电荷平衡型I/F转换电路存在对小信号测量实时性差的问题,在深入分析了小信号测量原理的基础上,提出了运用I/F+AD的方式来提高对微小加速度的实时测量能力。采用AD7367—5和EP2C70F672对I/F电路进行了补充,利用FPGA设计了计数测频模块和AD接口,并在软核NIOS II中加入自定义浮点指令增加了系统的执行速度,满足了计算的需要。测试表明,这是一种解决小加速度实时测量问题的有效方法。     

微机械加速度计的应用和发展趋势

介绍了微机械加速度计的基本原理及其分类.重点论述了微机械加速度计的特点和它在民用领域内的不同应用,并对微机械加速度计领域内一些新的进展进行了讨论,指出了微机械加速度计的发展趋势.     

基于Matcom与VC++的信号趋势项处理

为了提高开发效率,避免繁琐的程序算法,提出在信号的趋势项处理中采用Matlab与VC 结合的方法.介绍了虚拟仪器开发系统的两种途径及VC 和Matlab各自的特点,分析了工程设计和系统仿真软件包Matlab与VC 接口方法的优缺点,通过实例介绍了Matcom与VC 结合的方法,分析了虚拟仪器系统中对采集信号趋势项的处理方法.     

基于HHT和FKNN的动调陀螺仪故障诊断研究

动调陀螺仪是一种重要的、典型的和复杂的机载机电设备。针对动调陀螺仪的故障结构特征,提出一种基于希尔伯特-黄变换(HHT)和模糊Kohonen神经网络(FKNN)的动调陀螺仪故障诊断模型。首先,在对动调陀螺仪进行故障模式与影响分析的基础上,明确了故障模式及特征参数;针对特征参数中的随机信号,采用希尔伯特-黄变换进行特征提取;然后,在分析Kohonen神经网络结构、原理及不足的基础上,提出一种模糊Kohonen神经网络诊断模型;最后,通过诊断算例进行分析验证。结果表明所提出方法在动调陀螺仪故障诊断中具有较高的正确诊断率。     

基于谐振原理的高精度石英加速度计设计技术

基于力学振动原理,导出谐振器振动的微分方程,讨论了振梁型加速度计的设计原理.提取谐振加速度计的特征参量,进行结构尺寸优化设计和非线性误差分析.依据石英晶体压电效应原理,对相关激励方式进行研究和合理切型选择与电极设置.应用有限元法进行工作模态和力频特性等方面的仿真与分析.理论计算的力频系数和软件仿真相差小于4%,证明了理论模型的正确性.     

基于MEMS加速度计的波高测量装置

利用加速度计浮标对海洋特定的参数波高进行监测。加速度计浮标运用三轴加速度计、陀螺仪、强磁场计以及电磁罗盘模块作为核心电路,利用惯性导航原理,采用四元素法进行坐标转换,并用低通滤波算法对采集信号进行处理,将滤波后的信号值进行二次积分可获取轴向位移,其中Z向位移用来计算波高,同时运用倾角测量原理计算上跨零点处浮标与水平面倾角,并用电子罗盘进行校正,以此来判断波向的方法。使用该波高测量装置对一系列波浪进行测量,并与电容波高传感器进行对比,实验结果表明:运用加速度计浮标测得竖直方向位移曲线,与电容式波高传感器实测曲线相比一致性较好,针对测量结果进行对比发现频域内分析方法误差更小。因此基于陀螺仪和加速度计的波浪观测装置能够满足波浪实验测量需求。     

基于视觉测量的微陀螺振动系统线性度测试研究

为了测试分析微陀螺驱动模态振动系统的线性度,使驱动模态在静电驱动信号激励下产生稳定的线性振动,采用计算机视觉测量方法,使用高速摄像机获取微陀螺驱动模态在频率固定的调幅驱动电压信号激励下的振动位移响应视频图像;通过对运动时序图像的处理、目标识别与运动参数测量,获得振动位移的时变曲线.进一步得到驱动电压幅值变化与振动位移幅值的变化关系,分析结果表明,该方法便于对微陀螺振动系统的线性度进行测试分析.     

基于陀螺仪及加速度计信号融合的姿态角度测量

针对在四旋翼飞行器姿态控制中传感器数据存在噪声干扰和测量误差,以致单独使用陀螺仪与加速度计不能得到最优姿态角度的问题,建立陀螺仪和加速度计误差的数学模型,采用卡尔曼滤波方法,实现数据融合,有效地提高了姿态检测系统的检测精度.该方法被成功应用于四旋翼飞行器的飞行姿态角度控制中,验证了其良好的噪声抑制能力,提高了系统对环境变化的适应性.     

基于齐次坐标变换的陀螺框架加工误差分析

针对陀螺框架高精度垂直孔系加工精度影响因素多且无综合分析测评方法的工程实际,采用齐次坐标变换的分析方法,建立了坐标镗床上应用转台精镗陀螺框架孔的同轴度误差模型,设计实现了误差分析软件,对陀螺框架的同轴度误差进行了定量分析,实现了陀螺框架加工误差的快速预测．加工试验结果表明该模型分析结论与加工试验结果具有较好一致性,分析方法对系列新产品开发具有指导作用．     

基于嵌入式的光纤陀螺自动检测系统研究

介绍一种基于嵌入式系统的光纤陀螺测试系统方案,给出了系统的体系结构设计设计思想,软、硬件系统设计方案。该系统可实现多路陀螺同时测试,提高了光纤陀螺的测试效率,为光纤陀螺工程化服务。     

微机械加速度计的分析与测试

概述了力反馈型微机械加速度计的基本结构和工作原理，对其在重力场静态翻滚试验的输出特性作了数据分析，并对这种微机械加速度计的性能特点进行了综合评价。     

基于加速度传感器的WLALCS身份认证及实现

针对当前移动设备身份认证方法或易破解、或难实现、或成本高的问题,提出一种新的基于手机加速度传感器的人体感知身份认证方法.该方法利用当前手机普遍内置的加速度传感器采集人体运动数据(通常为动态手势),结合经典匹配算法LCS,提出限制匹配窗口的近似判等最长公共子序列算法,对采样点序列限制区间匹配,针对浮点数据对采样点距离近似判等,进行数据匹配实现身份认证,并基于云计算模型实现了手机身份认证平台.较之已有的基于手势身份认证方法,有效降低了针对模仿动作攻击的接受错误率,非攻击认证相等错误率为2%,而模仿动作攻击的相等错误率降低至5%.该系统具有易于在各类移动设备系统部署,不需要额外的设备等优势,且基于生物特征原理,特别加强了抵抗模仿动作攻击的健壮性,不易被破解.     

基于子结构法的微机械陀螺性能解析

在微机械陀螺性能健壮性设计的研究中,为了解决微陀螺性能解析的高精度和计算时间的问题,以体微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺结构为研究对象,提出了基于子结构法的微结构动态性能解析法.在实现了微陀螺的高精度解析和分析的基础上,进行了微陀螺弹性梁优化设计,得到了性能优良的微陀螺弹性梁结构.通过实例解析,不仅验证了基于子结构法的微结构动态性能解析法的有效性,而且证明了其在微机械陀螺性能设计中的潜在价值.