一种基于六姿态模型的加速度计校准方法研究

MEMS加速度计和陀螺仪是惯性导航系统的重要测量组件.为提高惯性导航系统的测量精度,在使用加速度计前需要对其各项参数进行标定.在构建了一种理想的三轴MEMS加速度传感器输出与重力加速度值、零偏、标度因子之间的模型基础上,根据加速度计在静止状态下重力加速度在各轴分量的模值与重力加速度的关系,提出了一种零偏和标度因子的六姿态校准方法,并建立了标定方程.以MPU6050加速度陀螺仪为例,通过实验验证了该方法的正确性.结果表明:通过该校准方法可以有效地提高加速度传感器的零偏和标度因子技术指标精度.     

改进的IMU传感器安装误差正交补偿方法

针对传统的正交补偿方法难以保证惯性测量单元具有较高的正交补偿精度的问题,提出了一种改进的适用于大角度和小角度安装误差角情形的正交补偿方法,该方法分别建立三轴加速度计和三轴光纤陀螺传感器的安装误差方程,对惯性测量单元进行速率标定和多位置静态标定,并利用最小二乘法求解惯性测量单元的安装误差方程参数.仿真和实验结果表明:该方法较传统的正交补偿方法具有较高的正交补偿精度和传感器标定精度,且回避了静态标定时在较大安装误差角下利用转位机构获得零偏存在较大误差的问题,大大地提高了标定效率.     

基于多位置的MEMS加速度计快速自标定

针对MEMS加速度计输出信息受自身误差项(如零偏、标度因数、非正交误差等)干扰而影响器件自身测量精度的问题,提出一种不依赖转台设备的快速24位置标定方法.在分析MEMS加速度计输出特性基础上建立MEMS加速度计输出误差模型,设计并展开连续转停标定,利用重力特征实现加速度计误差修正.基于器件零偏、标度因数、非正交误差9个误差参数建立MEMS加速度计标定模型后,提出基于牛顿法对误差参数最优值进行估计.加速度计标定补偿实验结果表明,多位置标定方法能有效补偿自身误差并提高输出加速度信息的精度.     

基于数据迭代的FOG误差参数闭环标定方法

针对光纤陀螺(FOG)误差参数是影响系统导航精度的主要因素,且传统开环标定方法对陀螺零偏、标度因数和安装误差角标定精度不高而制约系统精度进一步提高的现状,提出一种FOG迭代闭环标定方法。该方法分别在捷联惯导系统罗经对准和导航过程中完成对FOG零偏、标度因数、安装误差的标定。利用Matlab建立仿真环境,将传统分立式标定与闭环标定方法得到的仿真结果进行对比,结果表明:提出的闭环标定方法可有效地提高光纤陀螺标定精度。     

双目立体全景视觉传感器的三维测量精度的研究

从全方位视觉传感器ODVS( Omni-Directional Vision Sensor)的成像原理出发,指出双目立体全方位视觉传感器BOD-VS (Binocular stereo Omni- Directional Vision Sensor)的测量精度受基线距、测量距离和摄像机采集图像量化精度的影响;在同等条件下,证明了BODVS测量精度与基线距成正比、与测量距离平方成反比;为了便于进一步分析影响BODVS测量精度的因素,提出了一种ODVS的标定方法,并使用标定结果,在BODVS的基线距分别为62. 198 cm、82. 198 cm和102.198cm下,通过测距实验验证了上述结论.     

惯性测量组合小角度静态标定方法研究

简要论述了为延长惯性测量组合的稳定期以及提高惯性测量组合的使用精度,在位置转台上对惯性测量组合影响精度大的不稳定参数进行自标定的技术,即利用角速度计去标定低精度陀螺的技术。从理论上讨论了利用加速度计的信息去标定陀螺不稳定参数的方法。提出了小角度标定方法,给出了小角度静态标定思路,从理论上对小角度射前静态标定方法存在的综合误差进行了定量分析,指出了小角度静态标定方法存在的主要问题,同时提出了相应的改进方法,使射前静态标定方法理论上可行。     

带有倾斜因子的摄像机自标定方法

摄像机自标定是三维重建技术的基本问题 ,得到许多学者的大力研究 .为了简化摄像机自标定过程 ,一般假设摄像机内参数中的倾斜因子为零 ,然后对主点和焦距进行自标定 .但在摄像机模型为完全的射影模型时 ,即当倾斜因子 (Skew Factor)值较大时 ,则使用上述假设得到的自标定参数误差较大 ,有时甚至无法得到结果 .为了对倾斜因子值较大的摄像机进行准确标定 ,提出了一种当摄像机的倾斜因子已知但不为零时的摄像机自标定方法 ,试验结果证明该方法可以得到比较准确的摄像机内参数 ,并可使得后续的三维重建得到较好的结果 .     

双目CCD测距系统的高精度标定

为实现高精度的远距离被动测距,提出一种摄像机内、外参数以及双目CCD测距系统的标定方法.基于双目测距模型设计双目测距系统的机械结构,进行左右摄像机的单目标定,利用主点标定方法求出主点坐标,使用两步法线性求解摄像机的焦距、一阶径向畸变系数、旋转矩阵和平移向量,从而对高精度双目测距系统完成基线长、两摄像机光轴夹角和两像面相对位置的系统标定.实验结果表明,摄像机标定精度为0.582 6像素,双目测距系统的标定精度为0.208 mm,取得了较为理想的结果,此外,在300 m以内的目标实际测量精度高于0.28％,满足高精度双目测距的精度要求.     

MEMS陀螺仪参数校准方法研究

针对陀螺仪标定成本与精度之间矛盾的问题,建立了陀螺仪的误差模型,探索了一组最佳标定位置,提出了针对陀螺仪的零偏、标度因数和安装误差角等参数引起测量数据出现偏差的4位置标定方法.并将该方法应用于机载系统的姿态测量单元,估计出了陀螺的标定参数,并对标定后的陀螺仪进行试验测试.测试结果表明,标定后陀螺仪的性能满足预期试验要求,验证了该标定方法的正确性和有效性.     

基于快速小波变换的石英加速度计零偏预测

针对石英挠性加速度计零偏在贮存期间受外界环境影响发生漂移的补偿问题,研究了基于快速小波变换的加速度计零偏预测方法.通过Mallat算法从非平稳的零偏序列中提取出平稳的细节序列和非线性趋势序列,再根据序列的特点分别采用自回归移动平均(ARMA)模型和径向基函数(RBF)神经网络进行预测建模;最后利用小波重构公式得到零偏预测值.为验证所提方法的有效性,对某型加速度计2年贮存条件下的零偏标定值进行了建模仿真.结果显示:组合模型较单一自回归综合移动平均(ARIMA)模型和RBF模型预测精度分别提升45.5％和47.4％.