基于 VG400 CD-100的微惯性测量组合标定

在对微惯性测量组合的发展和应用进行分析的基础上,从微惯性测量组合的结构及基本工作原理出发,针对微惯性测量组合系统进行了误差源分析和标定技术研究。以微惯性测量模块VG400 CD-100为研究对象,分析了微惯性测量的组合技术,建立误差模型方程,研究了微惯性测量组合系统的标定,给出了三维陀螺仪标定的比例系数和交叉耦合误差系数以及三维加速度计标定的比例系数和交叉耦合误差系数。然后利用MATLAB数据分析工具,采用最小二乘法回归理论,对标定实验数据进行分析和处理,最终完成对微惯性测量器件,即微陀螺仪和微加速度计各误差系数的标定。     

嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统

研制出基于FPGA和DSP的嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统。该系统硬件由石英微机械陀螺仪、石英挠性加速度计、GPS接收机、数字磁罗盘和基于FPGA和DSP的高速导航计算机模块等组成。在该系统软件方面,采用圆锥误差补偿与划船误差补偿的现代捷联导航算法和含传感器噪声模型的18维扩展Kalman滤波器,并利用惯性传感器和MIMU导航信息对GPS和磁罗盘信号进行质量控制。经车载试验结果表明,该组合导航系统水平姿态误差小于0.2°,航向角误差小于0.3°,定位精度小于3m。     

极端环境下的惯性测量传感器件与系统

面向惯性传感与测量系统在超高过载、超高转速等极端应用环境下,介绍了几种典型的瞬态高量程与大动态范围条件下的惯性传感与测量系统技术。重点分析和讨论了极端环境下的超量程与大动态测试所需的特种传感方法与微纳集成制造技术,结合特殊的封装防护与系统集成方法,实现外部恶劣环境影响因子的衰减,以及新型的高过载、高旋运动载体惯性参数的传感与测量。     

偏振光传感器的无人船导航与编队应用

为了实现偏振光传感器在水面波动环境下及编队协同情境下的应用,并提升无人船导航的抗电磁干扰能力,设计了一种基于偏振光传感器、微惯性测量单元(MIMU)及全球定位系统(GPS)的组合导航系统,为偏振光传感器集成了云台底座,并搭建偏振光无人船平台进行了导航及编队实验。介绍了偏振光导航原理及无人船编队原理;基于卡尔曼滤波设计了偏振光传感器/MIMU/GPS组合导航算法;基于上述组合导航算法进行了无人船的循迹与编队实验。循迹对比实验结果表明:无人船利用偏振光传感器进行组合导航的航向角误差为6.055°,位置误差为0.209 m,在磁罗盘受干扰的情况下偏振光组合导航系统仍可正常工作;编队实验结果表明:领航船循迹误差为0.425 m,跟随船编队误差为0.707 m。该偏振光传感器可应用于水面环境导航,偏振光组合导航系统可用于无人船导航与编队。     

1kPa 微机械结构微压传感器的研究

本文报道一种量程为１ｋＰａ的扩散硅微机械结构微压传感器。实现了高灵敏度微压传感器的非线性内补偿和强过载保护以及高共振频率,分析研究了最佳条件。微压传感器的非线性为０．１％ＦＳ,其过载保护能力已超过５００倍满程压力,共振频率为９ｋＨｚ。     

抗高过载微流体惯性开关

基于微连通器结构,提出了一种使用盐水(Na Cl溶液)作为工作流体且具有高的抗过载能力的微流体惯性开关。分析了液滴的分离机理,设计了开关的流道结构。然后,对开关进行了理论分析,建立了开关模型。最后,利用流体动力学仿真和样机实验相结合的方法,对开关结构和功能进行了验证。验证结果显示:在幅值为30 000 g阶跃型加速度作用下,开关的工作流体仍未发生分离,加速度的幅值与开关响应时间相关。另外,开关样机能够使盐水液面形成高度差,样机的静态加速度阈值为134.6 g~152.3 g,非常接近其理论计算的加速度阈值142.7 g。得到的结果表明,采用的微连通器结构能够极大地增强微流体惯性开关的抗液体分离能力,能够对加速度幅值进行区分,并实现闭锁功能,同时显示了高的抗过载能力。     

高精度随钻定向测量仪的设计

以3轴加速度传感器和3轴磁通门传感器为基础,设计了定向传感器的角度测量模型;通过对传感器温度误差和安装误差的分析,研究了影响传感器精度的因素,提出了能有效提高传感器测量精度的误差校正模型.以微控制器MSP430F149和模数转换器ADS1216为核心,设计了硬件滤波电路和信号采样电路;基于角度测量模型和误差校正模型,给出了姿态参数采集的主程序和误差补偿程序流程图.实验分析表明:在高温高压强振的环境下该系统达到了所提出的精度指标.     

低成本微惯性器件标定与温度补偿方法研究

针对小体积、低成本、低精度的微惯导单元MIMU,提出了一个有效的标定方法,可以有效的去除微机电传感器的各种误差。在传统的标定方法基础上,结合智能控制方法对MIMU中确定性、随机误差源进行补偿。此外,基于FPGA/DSP嵌入式处理器技术,开发了相关原理样机,完成了静态,动态标定与温度补偿试验,确定IMU总零偏漂移,非正交误差,标度因数等误差源,相关试验数据验证了所提方法的有效性。     

无陀螺惯性测量组合机械结构的动态响应分析

弹丸发射的高过载可能导致无陀螺惯性测量组合的机械结构发生变形,引发测量组合内传感器的安装位置误差,从而引发惯性测量组合测试精度的降低或传感器物理结构的损坏.针对无陀螺惯性测量组合对传感器的位置误差非常敏感的问题,利用有限元分析软件ANSYS对某弹载无陀螺惯性测量组合的机械结构进行了弹丸发射瞬间的瞬态动力学分析.根据计算结果,对该机械结构设计方案进行了校核,并对提高机械结构的动态特性提出了建议,为以后的设计和优化奠定了基础.     

基于几何动态模型的圆度误差分离模拟

针对精密加工过程中影响圆度误差分离精度的问题,提出了一种基于几何动态模型的圆度误差分离模拟方法。在主轴空间运动规律的基础上,通过回转体轴心的自转和公转关系建立工件截面的几何模拟动态模型。结合三点法圆度误差分离技术实现了动态条件下的圆度误差准确表示,并分析研究了传感器安装角度与干扰误差对圆度误差分离精度的影响。数值实验分析表明,建立的几何模型分析有利于研究回转加工中圆度误差分离结果的正确性,达到了提高误差分离精度及抑制误差对加工精度影响的目的。