两种惯性传感器数据融合  

Data blending of two inertial sensors

作　　者：吴琼雁[1] 任戈[1] 胡浩军[1,2] 程锋[1,2] 

机构地区：[1]中国科学院光电技术研究所 [2]中国科学院研究生院,北京100039

出　　处：《光电工程》2006年第3期54-57,共4页Opto-Electronic Engineering

基　　金：国家863高技术资助项目

摘　　要：基于闭环控制器调整合成姿态角的融合原理,用DSP构建了数字融合滤波器。融合过程通过PID闭环控制器实时校正动力调谐陀螺仪测量的低频数据,再用该数据修正没有低频和直流分量的角速率传感器的测量数据,从而得到高低频段测量特性较好的融合数据。该过程实现了测量带宽高低不同两种惯性传感器的数据融合。融合滤波器的融合效果测试结果表明,融合后的数据除了在交接频率10Hz附近的测量特性与真实数据有误差(幅值最大衰减-4.5dB,相移最大25o)外,在别的频段都与真实数据吻合得比较好。融合后的测量带宽可达到1000Hz,测量噪声为2.346″(RMS),因而其测量特性优于所选用传感器中的任意一种。在现有传感器不能满足要求的前提下,其应用为宽带宽惯性测量的实现提供了新思路,也为宽带宽惯性稳定系统的实现提供了前提条件。According to the blending concept of regulating the long term characteristics of the resulting attitude angles using a closed-loop controller, blending filter of two inertial sensors that operate in different frequency ranges is formed by DSP. The measure data of lacking direct current （DC） and low frequency response on the angular rate sensor （ARS） is compensated by matching the measure data of low frequency on the dynamical tune gyro （DTG） using PID closed-loop controller. Experimental result indicates that the blended signal is identical with the actual signal except the frequency span about the crossover frequency 10 Hz （the max attenuation magnitude is -4.5 dB and the degree of phase-lag or phase-lead is 25°）. The measure bandwidth of the blending filter can reach 1000Hz and the measure noise is 2.346” （RMS）, so the measure characteristic of the blending filter is better than that of single sensor.

关 键 词：数据融合 惯性传感器 宽带惯性测量 闭环控制器 

分 类 号：TP212[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]