基于DSP的穿戴式动作传感器的手势识别

针对基于加速度传感器的手势识别算法实时性的需求以及识别算法性能的问题,提出了一种集加速度、地磁信号于一体的6轴AMI602动作传感器的手势识别系统:在硬件方面,运用无线方式进行传感器数据的采集,用DSP(TMS320F2812)强大的处理能力实现手势识别算法,增强了其系统识别的实时性;在算法方面,将提取的加速度特征值做动作姿态投影,得到新的加速度特征值,运用动态时间规整(DTW)算法进行模板匹配,提高了动作识别算法的性能.经过在DSP系统上实机验证,该方法在识别率和延时上都较以往方法有显著的提高.     

动作传感器AMI602在步态特征提取中的应用

针对步态特征提取系统中采用模拟输出的传感器时,易受外界干扰,需外接RC滤波电路、A/D转换器、外接数据存储器,采集的数据量有限的缺陷,提出了一种基于数字输出的AMI602动作传感器的步态特征提取系统。实验中,AMI602输出的加速度数据通过CC1110微处理器进行无线发送和接收。接收到的数据通过串口发送到PC机上进行处理。通过分析人体步态信号中三轴向的加速度波形和俯仰角及倾斜角的变化来提取步态特征。经测试表明:该系统能够清晰地反映人体步态时的特征信号,且抗干扰性强,精确度高,易操作,灵活性强。     

地磁传感器在弹载测试系统中的应用

介绍了地磁传感器的工作原理、结构及其在弹载测试系统中的应用,针对弹载测试的特殊性,设计了一种基于薄膜线圈式地磁传感器的弹载测试系统,该系统具有误差不随时间积累、可靠性高、响应速度快等优点,简述了弹载测试系统的工作原理、系统硬件结构及薄膜线圈式地磁传感器的信号调理电路,经过实弹测试验证,该地磁式弹载测试系统能准确测量弹丸的加速度和转速的实际飞行参数。     

姿态传感器采集测试系统的设计与实现

设计了一套基于STM32单片机的姿态传感器无线采集测试系统,大大方便了姿态传感器的研究与应用。首先设计了姿态传感器采集测试系统的整体框架;接着对测试系统的各部分硬件电路进行了说明,描述了ADXL204加速度和ADXRS150陀螺仪传感器的电路和计算公式,并说明了STM32单片机和PC上位机程序的结构和流程;最后利用本测试系统对ADXL204和ADXRS150传感器进行了测试和分析;通过对这两种传感器数据进行卡尔曼滤波,消除陀螺仪的漂移,同时减少了加速度传感器有害的噪声,从而得到精确的角度。     

四旋翼无人飞行器姿态数据采集处理系统

针对机械振动等因素产生的噪声对加速度传感器测量姿态数据的影响,增加了陀螺仪并运用卡尔曼滤波对加速度传感器和陀螺仪的数据进行融合处理;与以往均值和中值等滤波姿态算法相比,采用卡尔曼滤波算法能够获得可靠、稳定的姿态数据,为四旋翼无人飞行器稳定飞行提供有效保障;介绍了姿态传感器和采集处理系统硬件结构及软件实现,运用图形化编程语言LabView实现对四旋翼无人飞行器实时姿态曲线显示、姿态数据存储、回放等功能;经测试,能有效的降低机械振动等噪声对飞行器姿态测量的影响,提高姿态数据估计的精度,达到了预期的目标。     

基于加速度传感器的智能手机动作识别系统的设计与实现

设计了一款基于加速度传感器的智能手机动作识别系统,根据动作识别,完成动作解锁、接听电话、查看短信等功能。通过测试,系统运行稳定,操作简单,具有良好的用户体验。     

基于机动检测的捷联航姿算法研究

针对低精度陀螺仪、加速度计和磁传感器组成的捷联航姿系统存在的易受载体运动加速度影响而导致姿态精度下降甚至发散的问题进行了研究,提出了一种基于机动检测的捷联航姿算法。该算法根据陀螺仪数据进行姿态实时更新,利用加速度计和磁传感器输出对载体姿态误差进行校正以保持航姿输出的长期精度。算法根据加速度计输出在导航系中投影的水平分量进行机动检测,剔除机动期间的加速度数据,利用载体匀速运动状态下的加速度数据与磁传感器数据构造量测,利用卡尔曼滤波器对姿态误差进行估计并修正。仿真结果表明,该算法能有效完成载体机动检测,保证系统存在机动的情况下姿态精度满足应用要求。     

基于磁阻传感器的地磁数据采集装置

传统的姿态测量方法一般应用陀螺、加速度计或者与GPS组合对载体参数进行数据采集,但是由于成本高、器件精度与结构水平的限制,现在已经无法满足现在复杂的作战环境.提出应用三维磁阻传感器采集地球磁场三维磁场强度,然后经过放大、处理,最终得到理想的地磁数据.经过实验测试,采集装置能够获得理想的地磁信号.     

e-nuvo IMU-Z2无线9轴运动传感器

日本ZMP株式会社推出无线9轴运动传感器“e-nuvoIMU．Z2”0新产品配备3轴加速度传感器、3轴陀螺仪传感器和3轴地磁传感器,通过组合使用这3种传感器,可以对人或物体进行动、静姿势推测和三维动作测量。测量数据最远可无线发送100m。可以应用于长距离的步行测量以及在室外的运动测量等。     

基于磁传感器组合的运动物体姿态解算

姿态参数的测试是运动物体测试过程中的重要指标。针对角速度陀螺仪在高速运动中姿态角的测量误差较大,提出了基于加速度和线圈式磁传感器的姿态测量组合。线圈式磁传感器的输出值包含了载体的转速和角速度信息的综合,求出载体的角速度信息,通过扩展的全姿态四元数算法进行数据融合和姿态解算。在三轴转台上进行半实物的仿真实验,验证算法的正确性,在解算过程中无须知道当地磁场大小,方法简单易行。     

基于MEMS加速度传感器的位移检测系统

为了实现对物体运动位移的检测,设计了一种以国产高精度MEMS电容式加速度传感器MSCA3002为核心,24位高精度A/D转换器ADS1255,高性能ARM处理器LM3S2B93为主控制器的位移检测系统,并详细给出该系统的硬件电路及其软件算法设计。系统将传感器检测到的物体运动的加速度,经过积分算法转换为物体运动位移。实验结果表明：系统采样精度高、速度快、误差小,A/D转换器对加速度信号的检测精度能达到0.4%,积分后对位移的测量精度能控制在3%左右,很好地实现了对运动位移的检测。     

基于加速度分离算法的姿态测量方法研究

针对运动状态下探测器姿态解算精度不高的问题,提出了一种基于加速度分离算法的姿态测量方法。首先,分别利用椭球拟合法和建模法对加速度计、陀螺仪进行误差补偿,保证了MEMS传感器初始测量数据的精度。其次,提出了一种分离运动加速度的方法,以消除运动对加速度计测量数据的影响。最后,结合加速度分离算法实现了基于卡尔曼滤波器的高精度姿态解算。模拟实验结果表明,该姿态测量方法具有较高的精度和抗干扰能力,在变加速运动时姿态误差减小了70%以上,满足了设计的要求。     

一种新型三维方向和加速度传感器

根据流动的水银球与裸置的环形电阻丝连接形成回路,返回不同位置对应电信号的原理,设计了一种新型的探测运动物体一维方向和加速度大小方向的传感器。由3只一维方向传感器相互垂直构成三维传感器,可探测物体三维运动信息;2只一维传感器返回的电信号构成数组,与测试物体的运动信息一一对应,数据经过处理,可获运动物体的三维方向和加速度大小方向信息。     

膛内惯性测速系统设计

弹丸的膛内运动参数可以反映火炮工作状态特性,针对常规火炮弹丸内弹道运动测速需求,设计了基于MEMS加速度传感器和姿态传感器的膛内惯性测速系统;采用Kalman滤波和四元数姿态解算算法对传感器数据进行FPGA片上处理,实现了从弹丸挤进到出膛运动过程的时间记录,成功获取弹丸内弹道运动过程中加速度、速度和位移变化;实验结果表明,相对激光区截测速方法,该系统出膛速率测量误差小于2.93%;相对火炮身管原参数,出膛位移测量误差小于1.85%,为内弹道过程弹丸运动参数测量获取提供了技术支持,对火炮系统设计评估具有重要意义。     

Influence of sensor imperfections to electronic compass attitude accuracy

Analysis of various errors of orientation and motion sensors and their influence on resulting compass attitude information are investigated and quantified in this paper. A triple-axis acceleration sensor and a triple-axis magnetic sensor are considered to form a compass module giving full orientation information (attitude). 3D-compass module with PCB-fluxgate sensors and off-shelf acceleration sensor is introduced. Three main sensor error sources are discussed separately and their contribution to final compass heading accuracy is investigated. These are sensor orthogonality error, linearity error and ADC quantization noise. The influence of these errors is simulated on artificial group of test cases which evenly covers various orientations of the compass module. It was found that the errors in the accelerometric system have major influence on the heading accuracy. It was concluded that even low-resolution AD converters may have only a minor influence on the system accuracy, while the dominant error sources are sensor triplet nonorthogonality and sensor non-linearity.     

基于SPI接口的单摆控制系统的设计与实现

介绍一种由高精度角度传感器测量、电磁装置控制的单摆运动系统,用户可以按需求设定单摆的周期或最大摆角,控制系统通过接收和处理角度传感器的信息,自动调整单摆的运动状态,从而达到预先设定的控制要求.该系统具有有结构简单、测量方便、调整速度快,角度误差小等特点.可根据不同需要应用于各种倾角以及运动姿态测控系统中.     

基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法

为了解决传统航天器姿态测量方法中存在的误差率高的问题,提出基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法。首先对使用的精密星敏感器进行设计,并将在不影响航天器运行的前提下安装在合适的位置上。通过建立运动坐标系、坐标参数转换和设置姿态参数三个步骤得出航天器运动模型,在该模型下分析出航天器姿态的基本运动规律、利用精密星敏感器识别并选取航天器空间下的任意三个星点,最后综合定位的星点和航天器姿态的运动规律,从不同的角度上确定航天器姿态测量结果,为了提高航天器姿态测量结果的精度进行标定处理。通过模拟实验分析得出结论：与传统测量方法相比,基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法的平均误差率降低了6.0%。     

MEMS惯性传感器ADIS16355在姿态测量中应用研究

为了实现惯性导航控制,需获取控制对象的姿态角信息,设计了基于MEMS惯性传感器集成模块ADIS16355的姿态测量系统。该姿态测量系统采用ADIS16355作为惯性测量单元,利用加速度计对重力向量的观测来修正陀螺给出的姿态信息,卡尔曼滤波实现传感器信息融合以计算运动载体的姿态角。介绍了ADIS16355的基本功能模块,阐述了两种传感器融合测量实时姿态角的方法并给出了卡尔曼滤波算法迭代过程,基于ARMv7架构的Cotex-M3微处理器设计了姿态测量系统硬件。采用AHRS500GA对该姿态测量系统性能进行了测量姿态角的验证实验,测试结果表明,该姿态测量系统能在动态条件下准确地测定运动物体实时姿态角,其误差一般在?1?左右。     

3-Dimensional pose sensor algorithm for humanoid robot

In this paper, a 3D pose attitude estimation system using inertial sensors was developed to provide feedback motion and attitude information for a humanoid robot. It has a very effective switching structure and composed of three modules, a motion acceleration detector, a pseudo-accelerometer output estimator, and a linear acceleration estimator. The switching structure based on probability enables a tactful feedback loop for the extended Kalman filter inside the sensor system. Specially designed linear-rotation test equipment was built, and the experimental results showed its fast convergence to actual values in addition to its excellent responses. The output of the proposed 3D sensor can be transmitted to a humanoid at a frequency of 200 Hz.