基于MEMS传感器的车载微惯性测量单元设计

为了感知汽车姿态,利用MEMS传感器自主设计了一种车载微惯性测量单元(MIMU),详细介绍了三轴MEMS加速度计、三轴MEMS陀螺和正六面体的设计。该单元具有成本低、精度高、体积小,且便于标定等优点,可以方便地运用到汽车姿态实时监测系统中。给出了单元的标定方法,分析了其误差来源,建立误差模型以及自主设计了标定系统。实验结果表明:该单元能有效地消除信号干扰,具有满意的精度要求,可对运用该单元进行汽车姿态监测等提供理论研究与工程应用参考。     

基于MEMS传感器惯性测量单元设计与实现

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,出现了大量高性价比MEMS传感器,被广泛应用于多个领域。然而惯性测量单元通常包括多个传感器,如三轴MEMS加速度、角速度和磁力传感器,这样要求有多个数据通道输出,给原型系统设计和开发带来不便。基于此,本文设计了一种惯性传感板,集成MEMS三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴磁力传感器,通过单个UART串口可以读取9通道数据。经过试验验证,该惯性传感单元能够满足一般原型系统的快速设计和开发。     

基于MEMS传感器惯性测量单元设计与实现

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,出现了大量高性价比MEMS传感器,被广泛应用于多个领域。然而惯性测量单元通常包括多个传感器,如三轴MEMS加速度、角速度和磁力传感器,这样要求有多个数据通道输出,给原型系统设计和开发带来不便。基于此,文中设计了一种惯性传感板,集成MEMS三轴加速度传感器、三轴角速度传感器和三轴磁力传感器,通过单个UART串口可以读取9通道数据。经过试验验证,该惯性传感单元能够满足一般原型系统的快速设计和开发。     

MEMS 器件IP 库及系统应

针对目前MEMS设计方法中系统分析不完善的现状,提出了将IP库单元应用于系统分析的方法.本文描述了已建立的MEMS微传感器件IP库单元的原型及库单元的结构和关键参数.以梳状微机械谐振器为例,使用SPICE语言调用已建立的IP库单元进行模拟分析,实现了MEMS器件和电路的系统模拟.     

阵列式MEMS惯性传感器及噪声抑制研究

针对惯导系统中MEMS惯性传感器随机噪声较大的问题,本文利用MEMS惯性传感器体积小的特点,采用32个消 费级MEMS惯性传感器,组成惯性传感器阵列,设计了阵列形式的MEMS惯性传感器测量单元。通过对阵列传感器建模与分析,将32个惯性传感器数据进行数据融合,以此降低消费级MEMS惯性传感器的随机噪声误差与零偏不稳定性。最后利用Allan方差分析了惯性传感器的噪声特性。实验结果表明,在静态状况下,阵列式MEMS惯性传感器有效的抑制了惯性传感器的随机误差,提高了惯性传感器的精度。     

便携式车辆加速度信号采集系统设计

开发出一种便携式车辆加速度信号采集系统。以嵌入式E-Box为主控单元,以MEMS三轴加速度传感器为传感单元,自主开发信号调理电路板和基于LabVIEW的上位机软件。该系统可实现车辆低频运动加速度和高频振动加速度信号的快速采集、调理、记录和显示。系统小巧便携,可大量采集数据。实验表明:该系统稳定可靠,能准确监测车辆加速度状态。     

基于ARM的小型无人机飞行控制器设计

飞行控制器是无人机飞行控制系统的核心。采用ARM做为微处理器，结合MEMS传感器设计小型无人机飞行控制器。分析系统的功能和结构,并分为微处理器单元、导航传感器单元和气压传感器单元分别进行详细的功能和结构介绍。此设计符合飞行控制器的性能好、可靠性高、综合化能力强的发展趋势，具有广泛的应用前景。     

基于MEMS和CORTEX-M3的微惯性测量单元研制

从工程实际出发,给出了一种基于新型Cortex-M3内核ARM和MEMS惯性传感器的低成本、高性能微型惯性测量单元的结构框架。详细介绍了采用三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计和三轴磁阻传感器研制的微惯性测量单元硬件设计方案,分析了陀螺和加速度计的信号噪声,利用均值滤波法对信号进行预处理,对预处理后的信号采用FIR滤波器进行滤波,对陀螺和加速度计进行了标定。该测量单元已应用于某小型无人机的姿态测量,达到预期效果。     

基于惯性传感器件的跌倒检测系统设计

设计了一种基于MEMS三轴加速度计和双轴陀螺仪的可穿戴式跌倒实时检测系统,阐述了系统的传感单元选择与配置、硬件电路设计和软件设计,并给出了基于人体运动特征参数的跌倒识别算法.实验结果表明:系统可实现正常人体活动和跌倒行为的有效区分.     

MEMS的设计方法与系统模拟

随着MEMS产业重点从单个的MEMS器件向MEMS系统产品的转移 ,MEMS系统级模拟变得日益重要 .文中主要介绍了MEMS系统的一些结构化、标准化的设计方法以及MEMS系统建模与模拟的分级 ,重点阐述了MEMS器件级与系统级模拟之间的桥梁———宏模型的建立及系统级模拟的实现。最后介绍了微加速度计系统模拟的一个例子     

孔的形状和排列方式对厚孔板微结构压膜空气阻尼的影响分析

本文对微结构上孔的形状和排列方式对压膜空气阻尼的影响进行了理论和模拟分析.理论研究表明对于不同厚度、不同排列方式下的孔单元阵列,若孔的总面积和孔单元面积均为常数,当孔数增加到某一值时有最小阻尼力,并用FEM工具ANSYS证明了该结论的正确性.结果还表明孔数对恒定尺寸微结构空气阻尼的影响随着结构厚度和孔数的增加而变得更加明显.分析结果对比表明在同样的尺寸条件下,孔方形排列微结构的空气阻尼小于孔蜂窝式排列微结构的空气阻尼,该现象随着孔单元面积的增加变得越明显,但是随着孔单元接近微结构的边界,阻尼之间的差距减小.研究结果可以用在高精度MEMS器件如MEMS地震检波器、MEMS光开关和MEMS红外光传感器等的优化设计中去.     

基于神经网络的惯性测量单元误差标定

针对惯性测鼍单元非线性误差的标定问题,为保证导航精度,设计了多层前向神经网络的补偿模型.神经网络算法具有良好逼近非线性函数的能力,适合于非线性系统的建模.采用BP神经网络为主要逼近手段,对惯性测量单元的非线性误差函数进行精确逼近,弥补了常规建模方法的不足.将算法应用到某型MEMS惯性测量单元的非线性误差建模中,进行了仿真验证.结果表明,BP神经网络对原始信号的逼近误差在工程应用允许范围内,较传统的的最小二乘法建模方法有了显著的提高,保证有效地解决某型MEMS惯性测量单元误差大的问题.     

基于ARM的微型捷联惯导计算机设计

为了实现低成本小型制导武器的小型化和低成本化,设计了微型捷联惯导计算机系统;充分利用ARM器件和MEMS器件的微型化特点,以ARM嵌入式处理器为核心,MEMS微惯性测量单元为敏感器,构建了捷联惯导系统的硬件平台.根据捷联惯导系统原理,通过对姿态更新和位置速度更新算法的研究编写了硬件可执行程序;然后,进行了捷联惯导的定位和测姿试验;结果表明以ARM作为微型捷联惯导计算机满足了设计要求,系统稳定可靠.     

半捷联MEMS惯性测量系统电磁干扰抑制技术研究

本文针对半捷联MEMS惯性测量系统中电磁干扰问题提出了具体抑制措施。本文在介绍半捷联惯性测量系统工作原理及结构组成的基础上,分析系统集成后电磁干扰来源,并通过屏蔽、接地及滤波等技术使得该系统电磁兼容,从而提高系统的测量及控制精度,以达到在高速旋转情况下为微惯性测量单元提供稳定减旋环境的目的。     

虚拟训练动作获取系统软件设计

针对目前虚拟训练软件常用的输入设备逼真度不足的问题,为虚拟训练软件设计了一种新的人性化接口设备（Human Interface Device,HID）一基于MEMS器件的虚拟训练动作获取系统。系统将微惯性测量原理应用于人体姿态检测,选用微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems,MEMS）惯性器件构建微惯性测量单元（Micro Inertial Measurement Unit,MIMU）作为人体训练动作的硬件采集设备;采用VC＋＋设计上位机系统软件,完成人体动作获取与识别算法,系统软件通过软件接口驱动虚拟训练软件。通过对原理样机测试,测试结果表明系统运行稳定可靠,解算精度在3°以内,满足虚拟训练的要求,且其操作体验较鼠标键盘操作更为逼真,沉浸感更强。该研究首次将微惯性测量单元应用于人体动作检测,拓展了MEMS器件的应用领域,极大增强了虚拟训练的真实感和训练效果,具有广阔的市场前景。     

MEMS随钻惯性测量单元设计与实现

针对基于磁通门随钻测量的局限性与惯性技术测量方案优势,结合随钻测量过程中强冲击、震动等环境特点,设计并实现了基于MEMS陀螺仪和加速度计的随钻惯性测量单元。对系统测试发现MEMS陀螺随机漂移误差较大,为此,采用改进时间序列分析法对巴特沃斯低通滤波后信号随机漂移进行建模。与传统时间序列方法建模相比,新方法降低了模型预测误差,滤除MEMS陀螺随机漂移误差更为明显,且在提高精度的同时保证了数据处理实时性。结果表明:系统能够实现近钻头安装,在钻进的同时完成相应参数的测量,达到设计要求。     

用工匠精神专注做中国高端传感器——南京高华科技股份有限公司李维平总经理

南京高华科技股份有限公司是以研制高可靠MEMS传感器、惯性测量单元(IMU),及物联网系统工程为主导的国家级高新技术企业,拥有南京市MEMS传感工程技术研究中心、南京市MEMS智能装置传感技术研究中心、南京市企业技术中心、江苏省企业研究生工作站,与北京大学微米纳米加工技术国家级实验室共建传感器技术联合实验室,是江苏省传感(物联)网产业联盟发起单位之一.     

基于惯性测量单元的数字铁饼设计及数据处理算法研究

为了精确检测铁饼投掷的运动特征参数,设计了一种基于MEMS惯性测量单元和STM32FI03微处理器的数字铁饼系统,阐述了系统传感单元选择与配置、硬件电路设计和软件设计.针对铁饼竟技运动对数据精度的要求,通过对陀螺仪静态漂移误差的分析,给出一种补偿MTi陀螺仪随机漂移误差的Kalman算法.利用数字铁饼可以定量分析铁饼投掷过程中的运动特征,为运动员训练提供科学的依据.     

MEMS降阶宏模型仿真平台研究

随着MEMS系统级设计成为研究的热点,MEMS系统级CAD的开发日益重要.论文介绍了一种基于降阶宏模型MEMS系统级仿真平台,通过有限元方法提取MEMS器件几何物理数据.建立MEMS器件有限元模型.利用Krylov子空间算法缩聚自由度建立宏模型,通过系统级仿真平台对此进行系统级仿真. 整个流程通过VC++编译器调用ANSYS、嵌入封装的算法动态链接库、集成SIMULINK系统仿真器完成.并用双端固支梁实例对所有模块加以验证,仿真结果准确,计算效率较高.     

MEMS器件三维描述与节点单元提取方法的研究

设计了一种基于节点法模拟的MEMS(Microelectromechanical system)仿真软件,构思了该软件六模块的结构组成,并提出了前三块的具体实现方法,包括实现MEMS器件三维描述与节点单元提取的方法.结合加工工艺流程与参数,实现了从版图到三维立体结构的生成,并进而完成了节点单元的提取.论文详细讨论了版图解释、矩形分割、两维版图到三维结构的转换、节点划分和提取等几部分的程序流程及核心算法.以MEMS梳状谐振器为例介绍了相关的算法、过程,均可获得正确的图形输出结果.