基于MPU9250的无人机姿态信息采集及处理

研究MPU9250多轴姿态传感器在无人机上的姿态信息采集,通过对九轴传感器内的陀螺仪,重力加速度计,磁力计的数据接收后,结合卡尔曼滤波算法对其数据进行精准的解算;搭建了一个无人机姿态模拟的物理实验平台,进行无人机运动状态下的信息采集;最后,在MATLAB的数据仿真下测试其性能。实验结果表明该方法可使无人机信息采集的精准度提升一倍。     

采用卡尔曼滤波算法的MEMS器件姿态测量

针对小型无人机上使用的MEMS惯性传感器在精度、噪声上存在的问题,采用卡尔曼滤波算法结合角度传感器、加速度传感器、磁阻传感器的传感信息,来解算姿态角最优值。采用四元素法确立了捷联矩阵,利用三轴陀螺仪传感器所得到的角速度信息建立系统状态方程,利用三轴加速度传感器和磁阻传感器信息建立了系统测量方程,进而设计了一种卡尔曼滤波器来滤除MEMS传感器存在的随机噪声,并解算出了小型无人机的姿态角。通过实验室静态测试和动态测试表明,无人机姿态角解算结果与实际值对比,误差能够控制在2°以内,可满足工程应用要求。     

基于四元数互补滤波和PID控制算法的两轮自平衡车系统设计

为探究两轮自平衡车系统中惯性传感器的数据误差问题和车体平衡抗扰适应性,利用主控制器KL25、惯性传感器MPU6050等器件搭建了实验平台。基于四元数与互补滤波数据的融合解算车体姿态,通过数字PID算法调整PWM信号量的输出实现姿态的自我调整,最终实现对两轮车体系统的自平衡控制。测试结果表明,在小幅度偏角范围内车体能够及时调整姿态,表现出了良好自平衡性能。     

弹药中的“精灵鬼”——BAT智能反装甲子弹药

BAT智能反装甲子弹药是美国陆军生产的主动式灵巧弹药，这种新型弹药不仅可以用来攻击敌方40—500千米纵深内集群的、冷的、热的、静止的、运动中的装甲目标，而且还可以用来攻击地地战术弹道导弹发射系统、防空导弹发射系统等没有装甲防护的软目标，并都能首发命中。该子弹药重20千克，全弹长91.40厘米，弹径13.97厘米，采用串联式空心装药战斗部，弹体尾部装有4个反向安装、控制飞行姿态用的、成十字形分布的卷型尾翼。在弹体的中部，装有4个与弹体纵轴垂直的，成十字型分布的折叠式弹翼。每个弹翼的翼端都装有一个向前伸出的声响传感器…     

基于小型无人直升机的三维建模成像系统设计

对于大角度、大范围、复杂场景的快速扫描成像系统,除了要进行任意运动和动态采集建模外,还要对激光传感器的姿态和位置进行实时精确的描述.基于此要求,文中构建了一种基于小型无人直升机机载激光扫描传感器的三维建模成像系统,并设计了一种分步式串级滤波算法,将激光测距传感器得到的距离信息,与小型无人直升机惯性导航系统解算的姿态与位置数据进行融合,实现空间扫描点到基准坐标系的映射,并完成2D行扫描到3D空间的扩展,建立现实世界的3D数字模型.     

通航飞机姿态数据获取系统设计与仿真

针对目前仍有较多通航飞机无法获取姿态数据这一现状,根据通航飞机的运动规律,提出了一种基于MEMS惯性传感器的姿态数据采集方案,选择合适的传感器以及姿态解算算法。硬件设计完成后,利用全动模拟机进行实验,将采集的数据利用MATLAB进行仿真,与模拟机真实数据进行对比,误差在接受范围内,验证了系统的可行性。     

针对对称结构的六自由度摇摆台的微变动力学位置正解算法

分析了六自由度运动体位置解算问题,提出了一种基于微变动力的新型位置正解算法。还分析了该算法的实际物理意义,进行了数学推导,研究了程序实现具体流程。该方法通过运动体内部动力学机理计算系统实际位置参数,优点是运算结果稳定,速度满足控制系统要求,根据初值可以始终跟踪运动体实际的物理姿态。通过与激光陀螺位置传感器测量的结果比较,研究了该正解算法的误差并研究了计算速度。该正解算法可作摇摆台控制系统的反馈计算环节,用于提高摇摆台相应的动态性能。     

基于STM32单片机的四轴飞行器飞行系统设计

针对现阶段四轴飞行器飞行中存在的稳定性问题,通过对互补滤波、四元数、串级PID等技术的研究,设计了一种基于STM32的四轴飞行器飞行系统。该系统采用STM32作为主控芯片,利用9轴传感器(3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴磁力计)GY-86测得原始数据,经过四元数姿态解算得到飞行器的姿态信息,再通过遥控器和主控板进行通信,利用串级PID控制算法驱动无刷电机实现四轴飞行器的稳定飞行。实验测试结果表明:该系统能够保证四轴飞行器的稳定飞行,有很好的实用价值。     

卫星运动补偿技术初步研究

在建立卫星姿态运动学方程与姿态动力学方程的基础上,设计了姿态控制器,仿真结果表明该控制系统具有较好的动态和稳态性能;结合有效载荷的两维伺服控制系统模型,提出了卫星运动补偿方案。使用高精度星敏感器与陀螺组合姿态确定的软件,在各种干扰力矩作用下,对卫星运动补偿进行了数学仿真。结果表明,该方案可以提高有效载荷光轴指向精度和指向稳定度。     

外挂干扰弹投放分离特性研究与优化设计

投放作战的干扰弹在与载机分离的过程中,其姿态变化直接影响自身的安全性和稳定性。基于重叠网格,对干扰弹投放分离过程进行数值仿真。干扰弹在投放过程中出现与载机挂架碰撞、投放后姿态发散等问题,通过调整预置舵偏、增加格栅舵等方式,实现1s时间内干扰弹安全分离且姿态不发散。     

基于三轴加速度计的车身姿态测量与解算

随着微机械电子系统的发展,车身姿态测量多采用惯性传感器为基础的捷联式测量,但由于陀螺仪产生的漂移和误差难以消除,采用三轴加速度计进行测量,再对车身姿态解算。算法采用改进的遗传神经网络算法,即以神经网络算法为基础,采用进退搜索算法加强遗传算法的收敛速度,进而优化权值与阈值选取,加快结果的输出。经过实验对比,该方法能够实现车身姿态的实时输出,算法精度符合要求。     

基于重力和磁场双重互补滤波的无人机姿态解算算法

针对无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)单纯依靠微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)陀螺仪进行姿态解算,不可避免地存在因长时间工作出现累积误差而引起漂移的问题,提出了一种基于重力和磁场互补滤波的姿态解算算法,并使用微型四旋翼UAV搭载九轴传感...     

基于无线遥控技术的四旋翼飞行器控制系统设计

作为微型无人机的一种,四旋翼飞行器以其简单的机械结构和优越的飞行性能成为科学研究领域中空中机器人的热点之一。文章以四旋翼飞行器为主要研究对象,以四元数理论为基础,推导了飞行器姿态解算算法;利用MEMS技术和嵌入式技术,开展基于无线遥控技术的四旋翼飞行器的硬件设计;运用VRML语言建立四旋翼3D模型,利用LabVIEW软件对该模型进行图像处理和显示,并在与飞行器远程通信的基础上,完成了其作为地面站的主要功能。测试结果表明,系统硬件工作稳定,姿态解算准确,控制算法很好地满足了控制要求,飞行器的稳定性和响应特性较为理想。     

MEMS手势轨迹绘制系统设计

基于传统人机交互方式如触摸屏、语音识别等技术,存在着在生活中的某些场合应用不便等问题,设计了一种基于微电子机械系统(MEMS)惯性传感器的手势轨迹绘制系统。该系统通过惯性传感器采集九轴原始数据并在单片机中实现姿态解算算法,然后在上位机完成轨迹重构。实验结果表明,设计的系统可以清晰地体现出手势轨迹的图形形状和尺寸大小,为生活增加便利。     

基于STM32F103C8T6多功能健康测试腕表的设计与实现

本多功能智能健康测试腕表以STM32F103C8T6单片机为控制核心,利用光电传感器实现对脉搏的计数测试;利用磁力传感器来实现电子指南针功能;利用加速度姿态传感器来实现计步的功能;利用紫外线传感器实现紫外线强度检测;以及利用温湿度传感器对于环境温湿度进行监测.实现了集上述功能于一体的多功能健康测试腕表.     

弹目坐标变换和相对速度分析

弹目坐标变换、弹目相对速度是与无线引信设计密贴相关的问题。在定义的地面坐标系、弹体坐标系、目标坐标系和狭义相对论的基础上,给出了弹目坐标变换,讨论了经典的和相对论弹目相对速度。其讨论结果有实际应用价值。     

无人机飞行控制半实物仿真系统设计与实现

为保证无人机飞行试验的安全性,提升无人机飞控系统设计的可靠性,自主研发了无人机飞行控制半实物仿真系统.结合准确的无人机6自由度非线性数学模型和xPC实时系统模块模拟生成无人机飞行状态信息,根据地面站控制指令、传感器故障模注入指令解算获得不同飞行模式和飞行状态下的舵面偏转量,实现了实时系统闭环反馈控制,并驱动舵面偏转检验...     

微机电陀螺速率传感器传输特性分析

在微机电系统结构复杂化、微机电系统专业涉及面大范围化的大趋势下,如何利用企业微机电系统技术队伍来提高陀螺速率传感器的传输效率,如何在保证系统运行质量、系统建设成本的前提下提高陀螺速率传感器的传输效率,已经成为了我国目前每一个企业微机电系统技术队伍都需要考虑的问题了.本文将就微机电系统建设中的陀螺速率传感器的特性作进一步的探讨.     

基于BP神经网络的硅微陀螺仪温度补偿方法（英文）

研究了硅微陀螺的温度特性,提出了硅微陀螺仪的温度补偿方法.首先,采用开环电路测试了微陀螺仪的谐振频率和品质因素随温度变化的情况,并采用闭环电路测试了微陀螺整机零偏随温度变化规律.然后,为研究降低温度对微陀螺性能的影响,提出了一种基于误差反向传播（BP）神经网络的温度补偿方法.通过Matlab仿真,基于BP神经网络温度补偿的优化模型经过4步就得到很好训练,并使全温范围内微陀螺零偏的目标误差达到0.001.该补偿方法实时运行试验结果表明,环境温度在-40 ～80℃变化过程中,微陀螺仪的最大零偏经过补偿能从12.43（°） /s降低到0.75（°） /s,从而大大提高了微陀螺仪的零偏稳定性.     

基于VxWorks的卫星姿态确定系统实验教学

提出一种基于VxWorks操作系统的仿真机和Matlab RTW的卫星姿态实时确定半物理仿真综合实验系统,用来模拟卫星姿态确定系统的工作模式。利用Matlab建立卫星姿态动力学模型和多种姿态确定算法,在目标仿真机中模拟卫星的姿态动力学特性以及姿态传感器特性,通过与实际的姿态测量部件提取真实的器件误差以及电子学噪声,完成对微纳卫星的姿态确定的计算机仿真与半物理仿真。根据卫星姿态确定的精度结果,评价姿态确定方法的有效性。通过卫星姿态确定的实验教学,引导和发挥学生的主观能动性,培养学生创新能力。