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电子稳像系统中陀螺仪应用发展概况 预览
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作者 韩颖 《电子世界》 2019年第20期18-20,共3页
本文介绍了电子稳像技术及视频稳像系统中陀螺仪的发展趋势,描述了激光陀螺仪,光纤陀螺仪以及MEMS陀螺仪的工作原理及优缺点,说明随着微机械加工工艺和陀螺仪的设计技术水平不断提高,基于MEMS陀螺仪的电子稳像系统将成为未来稳像装置的... 本文介绍了电子稳像技术及视频稳像系统中陀螺仪的发展趋势,描述了激光陀螺仪,光纤陀螺仪以及MEMS陀螺仪的工作原理及优缺点,说明随着微机械加工工艺和陀螺仪的设计技术水平不断提高,基于MEMS陀螺仪的电子稳像系统将成为未来稳像装置的发展方向。电子稳像是由光学稳像,机械稳像发展而来的稳像技术。随着计算机技术、大规模集成电路技术的迅猛发展和数字图像处理技术的不断完善,体积小,价格低廉,功耗小的电子稳像技术逐渐成为未来稳像技术的主要发展方向。 展开更多
关键词 电子稳像 视频稳像 计算机技术 MEMS陀螺仪 激光陀螺仪 数字图像处理技术 光纤陀螺仪 稳像技术
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改进的卡尔曼滤波在MEMS陀螺仪信号处理的应用 预览
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作者 张伯源 高国伟 《传感器世界》 2019年第3期18-24,共7页
针对MEMS陀螺仪的输出随机漂移误差影响测量精度的问题,提岀一种改进的卡尔曼滤波方法进行MEMS陀螺仪误差补偿。传统的卡尔曼滤波方法是针对时域内的随机序列采用统计特性进行递推估计,从而得到测量所需要的信号。本文在传统卡尔曼滤波... 针对MEMS陀螺仪的输出随机漂移误差影响测量精度的问题,提岀一种改进的卡尔曼滤波方法进行MEMS陀螺仪误差补偿。传统的卡尔曼滤波方法是针对时域内的随机序列采用统计特性进行递推估计,从而得到测量所需要的信号。本文在传统卡尔曼滤波算法的基础上引入衰减因子和差分控制项,以此自适应地估计卡尔曼滤波量测噪声方差,并结合硬件系统将该算法进行静态性能试验和动态性能试验,使用Allan方差分析法对原始陀螺仪信号以及误差补偿后的陀螺仪信号进行对比分析。对比数据结果表明,陀螺仪静态随机误差得到了有效的抑制,从而验证了该算法在陀螺仪静态数据处理方面具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 ALLAN方差 随机漂移 自适应卡尔曼滤波
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MEMS陀螺仪随机误差KF补偿方法的普适性验证 预览
3
作者 孙伟 宋如意 +1 位作者 王宇航 吴增林 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2019年第11期1188-1193,共6页
针对MEMS陀螺仪随机误差成为影响系统导航精度的主要因素及建模存在的普适性等问题,提出一种3次卡尔曼迭代估计的误差补偿方法。采用Allan方差对MEMS陀螺仪随机误差参数进行辨识,同时结合MEMS陀螺仪输出数据自相关与偏相关函数具备的拖... 针对MEMS陀螺仪随机误差成为影响系统导航精度的主要因素及建模存在的普适性等问题,提出一种3次卡尔曼迭代估计的误差补偿方法。采用Allan方差对MEMS陀螺仪随机误差参数进行辨识,同时结合MEMS陀螺仪输出数据自相关与偏相关函数具备的拖尾性,设计基于时间序列ARMA的MEMS陀螺仪误差卡尔曼滤波模型。采用同型号6只MEMS陀螺仪惯性测量单元搭建测试环境,并开展导航验证实验,结果表明,经过滤波处理后的MEMS陀螺仪各项误差系数明显降低,且滤波效果随滤波次数的增加而增强。6组MEMS陀螺仪测试设备显现出的误差减弱趋势具有一致性,姿态误差对比结果也进一步验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 随机误差 卡尔曼滤波 普适性
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微机电(MEMS)陀螺仪校准值的不确定度分析 预览
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作者 陈倩倩 钱峥 +1 位作者 张杰 金磊 《计量与测试技术》 2019年第11期110-113,共4页
MEMS陀螺仪的量值溯源一直是惯性导航检测校准的主要难题。标度因数和零偏是衡量MEMS陀螺仪性能的主要校准值之一。本文根据标度因数的最小二乘法表达公式,采用微分算子方法计算出标度因数的协因数,并由此分析了标度因数和零偏的测量不... MEMS陀螺仪的量值溯源一直是惯性导航检测校准的主要难题。标度因数和零偏是衡量MEMS陀螺仪性能的主要校准值之一。本文根据标度因数的最小二乘法表达公式,采用微分算子方法计算出标度因数的协因数,并由此分析了标度因数和零偏的测量不确定度。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 标度因数 零偏
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基于改进小波变换的MEMS陀螺信号去噪算法 预览 被引量:1
5
作者 陈光武 刘孝博 +1 位作者 王迪 刘射德 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1025-1031,共7页
为提高MEMS陀螺仪测量精度,抑制测量噪声对其造成的影响,该文分析了某型号MEMS陀螺仪误差特性,提出基于递归最小二乘法(RLS)多重小波分解重构的强追踪自反馈模型,建立新的软阈值函数。由于模型处理后的数据带有部分奇异值,该文提出了一... 为提高MEMS陀螺仪测量精度,抑制测量噪声对其造成的影响,该文分析了某型号MEMS陀螺仪误差特性,提出基于递归最小二乘法(RLS)多重小波分解重构的强追踪自反馈模型,建立新的软阈值函数。由于模型处理后的数据带有部分奇异值,该文提出了一种改进的中值滤波算法。对于陀螺仪零偏噪声问题,提出零偏不稳定性抑制算法,并对该算法模型进行了详细的描述。将某项目研究中列车姿态测量系统的实验数据应用到该算法模型中。测试实验分为静态、动态两组,其结果均表明:该算法减小了信号中的噪声,有效地抑制了MEMS陀螺仪随机漂移,提高了姿态解算的精度。肯定了该算法对陀螺仪输出信号噪声去除,以及使用精度提升的可行性和有效性。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 小波分解 姿态估计
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基于状态扩增的MEMS陀螺随机误差实时滤波研究 预览 被引量:1
6
作者 赵明亮 汪立新 秦伟伟 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第5期68-72,共5页
针对一般民用MEMS陀螺仪精度较低的缺点以及传统MEMS随机误差时间序列建模需进行零均值化处理且不能进行在线处理建模的问题,提出一种基于状态扩增的随机误差实时滤波方法,将时间序列的均值作为未知数,给ARMA模型增加一个截距项,并利用... 针对一般民用MEMS陀螺仪精度较低的缺点以及传统MEMS随机误差时间序列建模需进行零均值化处理且不能进行在线处理建模的问题,提出一种基于状态扩增的随机误差实时滤波方法,将时间序列的均值作为未知数,给ARMA模型增加一个截距项,并利用该模型采用扩增状态的方法设计卡尔曼滤波及自适应卡尔曼滤波器,使得测量数据不需满足零均值的条件。静态及摇摆试验表明,所提方法能大幅提高MEMS陀螺仪精度。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 ARMA模型 卡尔曼滤波 实时滤波
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滑动平均法在MEMS陀螺信号趋势项提取中的应用
7
作者 李征 房宏才 +2 位作者 柯熙政 李芳 王燕宁 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2019年第7期43-49,共7页
利用小波域多尺度数据融合算法对MEMS陀螺信号进行融合处理,由于陀螺信号中含有趋势项,导致融合值相比陀螺原始数据有时延。因此,利用滑动平均法先对陀螺信号进行趋势项提取,再对去除趋势后的陀螺信号进行融合处理,最后对融合结果进行... 利用小波域多尺度数据融合算法对MEMS陀螺信号进行融合处理,由于陀螺信号中含有趋势项,导致融合值相比陀螺原始数据有时延。因此,利用滑动平均法先对陀螺信号进行趋势项提取,再对去除趋势后的陀螺信号进行融合处理,最后对融合结果进行趋势补偿。通过将陀螺仪放在单轴位置速率转台上让其做加速运动来验证方法的有效性,实验结果表明融合值未出现时延。最后将滑动平均法与多项式拟合法、经验模态分解法的提取结果进行对比。当采用滑动平均法时相对l2范数误差为0.000 89,三者中最小且小于0.12,而多项式拟合法与经验模态分解法的相对l2范数误差均大于0.12,证明了滑动平均法是一种提取信号趋势项的良好方法。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 趋势提取 滑动平均 数据融合
一种具有低振动灵敏度和宽动态范围的MEMS陀螺仪 预览
8
作者 施芹 赵阳 +2 位作者 夏国明 裘安萍 王海鹰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期89-94,共6页
为了进一步提高MEMS陀螺的动态范围和振动环境适应性,以加速其工程化应用步伐,研究了陀螺振动误差,提出了一种新型MEMS陀螺结构。MEMS陀螺仍然采用了音叉结构形式,同时采用了工字型框架和隔离结构,从而提高了陀螺结构的稳定性和抗振动性... 为了进一步提高MEMS陀螺的动态范围和振动环境适应性,以加速其工程化应用步伐,研究了陀螺振动误差,提出了一种新型MEMS陀螺结构。MEMS陀螺仍然采用了音叉结构形式,同时采用了工字型框架和隔离结构,从而提高了陀螺结构的稳定性和抗振动性能,并降低了残余应力对陀螺影响。理论分析了驱动和检测模态频差对标度因数非线性的影响,并基于理论和实验分析了振动环境中的角振动对陀螺性能的影响。在此基础上,进行了陀螺的模态优化设计,以进一步减小了陀螺的振动灵敏度,并使其具有大动态范围。MEMS陀螺采用了SOI圆片制备,并采用了圆片级真空封装技术实现陀螺芯片的真空封装。MEMS陀螺芯片和ASIC芯片叠装在陶瓷管壳内,体积为11.4×11.4×3.8mm^3。实验结果表明,MEMS陀螺的测量范围为±7200 (°)/s,零偏稳定性为12.2 (°)/h(1σ)。随机振动环境下(7.6grms),该陀螺的振中零偏变化量小于10.0 (°)/h,振中的零偏稳定性小于24.0 (°)/h,是原陀螺的1/5。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 振动灵敏度 动态范围 零偏稳定性
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一种低成本陀螺仪信号温漂补偿方法的研究 预览
9
作者 季凯源 熊天武 《舰船电子对抗》 2019年第4期97-99,共3页
在高动态、恶劣温度环境下,微机电系统(MEMS)陀螺仪受温度变化的影响巨大。通过理论推导研究陀螺仪温度漂移的影响,并设计试验进行验证。根据试验结果建立温漂补偿模型,对陀螺仪温漂进行补偿,能够有效地改善陀螺仪测量精度。
关键词 MEMS陀螺仪 温度漂移 建模补偿
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GYPRO闭环MEMS陀螺仪 预览
10
《传感器世界》 2019年第2期43-44,共2页
Tronics的GYPRO闭环MEMS陀螺仪可将MEMS惯性传感器的性能提升到前所未有的水平,实现卓越的测量精度和长期稳定性。GYPRO系列在单个芯片上结合了数个核心优势特性,其偏置不稳定性仅为每小时0.8°,噪音超低(角度随机游走),仅为每命√h... Tronics的GYPRO闭环MEMS陀螺仪可将MEMS惯性传感器的性能提升到前所未有的水平,实现卓越的测量精度和长期稳定性。GYPRO系列在单个芯片上结合了数个核心优势特性,其偏置不稳定性仅为每小时0.8°,噪音超低(角度随机游走),仅为每命√h0.14°。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 闭环 角度随机游走 惯性传感器 长期稳定性 测量精度 不稳定性
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一种在役管道弯头走向参数测量计算方法
11
作者 杨金生 邱城 +4 位作者 刘争 张菊 胡铁华 李岩 史瑞龙 《油气储运》 北大核心 2018年第12期1376-1379,1384共5页
管道完整性管理是确保管道安全运行的重要手段,管道弯头走向参数是实现管道完整性管理必不可少的基础数据,在管道智能检测过程中获取管道弯头走向参数信息已成为管道业主的迫切需求。提出了一种管道弯头走向参数测量计算方法,以MEMS陀... 管道完整性管理是确保管道安全运行的重要手段,管道弯头走向参数是实现管道完整性管理必不可少的基础数据,在管道智能检测过程中获取管道弯头走向参数信息已成为管道业主的迫切需求。提出了一种管道弯头走向参数测量计算方法,以MEMS陀螺仪与加速度传感器为主要惯性测量器件,并将其集成于管道智能检测器电子包,在进行管道智能检测的同时获取惯性测量数据,针对惯性测量数据建立了数学模型,同时给出计算方法。将方法应用于实际管道智能检测工程,在不增加检测成本的前提下,实现了对管道弯头曲率半径、弯头偏转角度及弯头偏转方向3个参数的测量,满足了管道完整性管理需求。 展开更多
关键词 在役管道 弯头走向参数 MEMS陀螺仪 加速度传感器 数学模型
基于MEMS陀螺仪辅助的粒子群优化磁力计校正 预览 被引量:1
12
作者 原雨佳 王伟 陈兴邦 《导航定位与授时》 2018年第6期92-98,共7页
目前磁力计校正中存在需要采集大量数据、获取良好的初值和已知准确的传感器噪声分布等问题,传统的粒子群优化磁力计校正算法能够解决以上问题,但是该算法只能用于磁力计简化模型,校正其中9个误差参数,造成补偿不准确的问题。该算法借助... 目前磁力计校正中存在需要采集大量数据、获取良好的初值和已知准确的传感器噪声分布等问题,传统的粒子群优化磁力计校正算法能够解决以上问题,但是该算法只能用于磁力计简化模型,校正其中9个误差参数,造成补偿不准确的问题。该算法借助MEMS陀螺仪建立矢量目标函数,采用随机漂移粒子群优化算法估计磁力计12个误差参数,具有较强的全局搜索能力和动态适应性。经过仿真与实测实验表明,该算法在磁力计绕其任意2个单轴不完整旋转1周即可实现校正,并且能够在磁场变化情况下保持精度,相比于传统算法补偿精度高、操作简单。 展开更多
关键词 磁力计 MEMS陀螺仪 粒子群优化 随机漂移
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基于MEMS陀螺仪的顶管智能纠偏控制系统 预览
13
作者 万文松 翟华 +3 位作者 茆弘民 吕庆洲 唐飞飞 唐素文 《锻压装备与制造技术》 2018年第5期34-36,共3页
顶管施工过程中易发生侧向偏转,因此顶管的纠偏控制是顶管施工成功的保障。本文设计了一套以MEMS陀螺仪为检测传感器,PLC为控制核心的智能纠偏系统,可以测量三个方向的姿态与方位,并实现自动纠偏功能,提高顶管施工质量。
关键词 顶管 MEMS陀螺仪 智能纠偏
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基于MEMS陀螺仪的电子稳像算法 预览
14
作者 赵赛 康宝生 王力 《西北大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2018年第3期355-362,共8页
针对电子稳像运动估计过程中,特征匹配方法存在匹配误差以及3D运动估计方法计算复杂等问题,提出一种基于MEMS(Microelectromechanicalsystem)陀螺仪的电子稳像算法.首先,利用MEMS陀螺仪估计相机旋转抖动量,利用尺度不变特征变换方... 针对电子稳像运动估计过程中,特征匹配方法存在匹配误差以及3D运动估计方法计算复杂等问题,提出一种基于MEMS(Microelectromechanicalsystem)陀螺仪的电子稳像算法.首先,利用MEMS陀螺仪估计相机旋转抖动量,利用尺度不变特征变换方法SIFT(Scaleinvariantfeaturetransform)估计相机平移抖动量;其次,利用滤波技术对平移及旋转运动矢量平滑滤波处理;然后,对视频序列的高频率旋转及平移抖动量进行运动补偿;最后,利用图像拼接技术去除运动补偿后的图像边缘“黑边”.实验结果表明,该算法对于相邻图像帧的抖动补偿准确性较高,处理效果较好,减少了系统的计算复杂度. 展开更多
关键词 电子稳像 MEMS陀螺仪 相机标定 图像拼接
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一种高精度MEMS陀螺仪g值敏感系数误差的标定方法
15
作者 周彬 赵万良 +2 位作者 石然 马吉雨 付伟平 《导航与控制》 2018年第5期78-82,65共6页
针对高精度MEMS陀螺仪存在g值敏感系数误差的问题,设计了一种基于16位置的g值敏感系数标定方法,并建立了相应的误差模型。实验表明,该方法能够有效地减少g陀螺仪因加速度所引起的值敏感系数误差, MEMS在经过误差补偿之后能够较好地表征... 针对高精度MEMS陀螺仪存在g值敏感系数误差的问题,设计了一种基于16位置的g值敏感系数标定方法,并建立了相应的误差模型。实验表明,该方法能够有效地减少g陀螺仪因加速度所引起的值敏感系数误差, MEMS在经过误差补偿之后能够较好地表征出地球自转角速率,提高了MEMS陀螺仪在动态情况下的测量精度和性能,具有较好的参考和研究意义。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 g值敏感系数 误差建模 标定
基于MEMS陀螺仪和加速度计的自适应姿态测量算法 预览
16
作者 盛娟红 张志安 邢炳楠 《测试技术学报》 2018年第4期277-284,共8页
针对MEMS陀螺仪以及加速度计传感器单独测姿时,传感器数据中存在复杂噪声和测量误差导致测量得不到最优姿态角的问题,设计了一种基于MEMS陀螺仪和加速度计的自适应姿态测量算法.算法采用扩展卡尔曼滤波方法实现数据融合,并且在利用Alla... 针对MEMS陀螺仪以及加速度计传感器单独测姿时,传感器数据中存在复杂噪声和测量误差导致测量得不到最优姿态角的问题,设计了一种基于MEMS陀螺仪和加速度计的自适应姿态测量算法.算法采用扩展卡尔曼滤波方法实现数据融合,并且在利用Allan方差估计MEMS陀螺动态噪声的同时,加入了遗忘因子和限定记忆的算法思想,从而实时地跟踪数据的量测噪声,实时修正角度估计误差,有效地提高了姿态测量系统的精度.实验结果表明,二者组合定姿可实现高精度的姿态测量,验证了算法良好的动态噪声抑制能力,提高了系统对环境变化的适应性. 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 自适应姿态测量 多传感器数据融合 扩展卡尔曼滤波 ALLAN方差
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多MEMS陀螺数据融合方法切换方案
17
作者 柯熙政 房鸿才 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期199-206,共8页
为了解决小波域多尺度数据融合算法在处理微机电系统(MEMS)陀螺仪动态数据尤其是含有跳变数据时融合结果相比较原始数据有时延等问题,提出一种将小波域多尺度数据融合和最优加权递归最小二乘融合相结合的融合方法切换方案。方案利用... 为了解决小波域多尺度数据融合算法在处理微机电系统(MEMS)陀螺仪动态数据尤其是含有跳变数据时融合结果相比较原始数据有时延等问题,提出一种将小波域多尺度数据融合和最优加权递归最小二乘融合相结合的融合方法切换方案。方案利用累积和控制图算法和预设阈值来判断陀螺信号是否跳变作为融合方法的切换条件,并且利用多MEMS陀螺数据融合处理系统进行了验证实验。实验结果表明,采用该方案后,使原先单一使用小波域多尺度数据融合带来的问题得到解决,证明了方案的有效性。 展开更多
关键词 离散小波变换 累积和控制图算法 最优加权 数据融合 MEMS陀螺仪
基于Allan方差的MEMS陀螺仪噪声分析 预览 被引量:2
18
作者 杜少林 陈书钊 +2 位作者 陈鹏光 田亚芳 陈剑鸣 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第5期20-22,27共4页
文中根据Allan方差原理系统的分析了随机噪声的来源、频率分布和对陀螺仪随机误差的影响,并对一种陀螺仪进行了实测和分析,用一种简单Allan方差方法,得到了5项对MEMS陀螺仪影响较大的噪声系数。结果表明,该方法能有效地估算出陀螺仪中... 文中根据Allan方差原理系统的分析了随机噪声的来源、频率分布和对陀螺仪随机误差的影响,并对一种陀螺仪进行了实测和分析,用一种简单Allan方差方法,得到了5项对MEMS陀螺仪影响较大的噪声系数。结果表明,该方法能有效地估算出陀螺仪中的各项噪声系数。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 随机噪声 ALLAN方差 噪声分析 MPU6050
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海参捕捞装置导航中低成本陀螺仪的降噪研究与试验
19
作者 包建华 李道亮 +1 位作者 王鹏 位耀光 《中国农业大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第12期122-130,共9页
针对MEMS陀螺仪输出信号中含有的随机漂移噪声造成海参捕捞装置惯性导航精度明显下降的问题,采用时间序列分析法和Kalman滤波算法,对MEMS陀螺仪随机漂移噪声的削减问题进行研究。以MEMS惯性测量单元的实测数据和三维电子罗盘测量的姿态... 针对MEMS陀螺仪输出信号中含有的随机漂移噪声造成海参捕捞装置惯性导航精度明显下降的问题,采用时间序列分析法和Kalman滤波算法,对MEMS陀螺仪随机漂移噪声的削减问题进行研究。以MEMS惯性测量单元的实测数据和三维电子罗盘测量的姿态角为样本,对本研究的低成本陀螺仪的降噪效果进行测试,试验结果表明:1)经过降噪处理后的陀螺仪随机漂移信号的方差比陀螺仪原始采样信号的方差降低1个数量级,显著改善了陀螺仪随机漂移数据的精密度;2)以高精度三维电子罗盘实测的姿态角作为参考基准,将降噪后的陀螺仪随机漂移数据导入捷联惯导姿态更新算法程序,在300s时间内,解算出的俯仰角、横滚角和航向角的均方根误差RMSE全部小于1°;与降噪前相比,相应的俯仰角、横滚角、航向角的RMSE分别降低了170.5、97.6和42.5倍,明显提高了惯性导航精度。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 惯性导航 AR模型 KALMAN滤波 海参捕捞
基于改进卡尔曼滤波的陀螺仪误差补偿算法 预览 被引量:3
20
作者 李鲁明 赵鲁阳 +2 位作者 唐晓红 何为 李凤荣 《传感技术学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期538-544,550共8页
针对基于卡尔曼滤波的MEMS陀螺仪误差补偿算法中量测噪声方差选取不准确的问题,提出一种基于改进卡尔曼滤波的陀螺仪误差补偿算法。卡尔曼滤波通常采用统计特性估计得到固定的量测噪声方差,无法自适应地估计不同环境下陀螺仪噪声特性。... 针对基于卡尔曼滤波的MEMS陀螺仪误差补偿算法中量测噪声方差选取不准确的问题,提出一种基于改进卡尔曼滤波的陀螺仪误差补偿算法。卡尔曼滤波通常采用统计特性估计得到固定的量测噪声方差,无法自适应地估计不同环境下陀螺仪噪声特性。该算法将卡尔曼滤波与神经网络相融合,使用卡尔曼滤波新息矩阵作为神经网络输入,通过神经网络得到新息协方差矩阵,以此自适应地估计卡尔曼滤波量测噪声方差。将该算法应用到陀螺仪信号误差补偿中,使用Allan方差分析法对原始信号以及误差补偿后的陀螺仪信号进行分析,实验结果表明该算法能够有效地抑制陀螺仪随机误差,提高MEMS陀螺仪的精度。 展开更多
关键词 MEMS陀螺仪 误差补偿 卡尔曼滤波 神经网络
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