運動軌跡 傳感器：只利用三軸加速度傳感器 在傳感激沒有自旋的情況下 能夠得到傳感器的運動軌跡嗎？

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導師給一個項目 在一個腕帶中有三軸加速度傳感器 通過藍牙將加速度數據發送到手機端 手機端處理數據 得到腕帶運動軌跡

由于沒有陀螺儀 在假定傳感器沒有自旋的情況下 能否得到腕帶的運動軌跡？重力加速度怎么能消除？

我的想法是 在傳感器靜止的狀態下 將一組數據發送到手機端 用于標定后面的數據 并消除重力加速度的影響 這樣的方案可行嗎？

在實際情況中將傳感器固定在手臂上 傳感器姿態肯定會有角度變化 這樣的情況下可能得到軌跡嗎？

運動軌跡 傳感器：基于MEMS傳感器的運動物體軌跡仿真研究

編者按：本文構建了以MPU6050傳感器為核心的數字采集系統，實時采集得到三軸陀螺儀和三軸加速度計隨直徑為25cm轉臺旋轉一周的運動數據，基于四元素的姿態更新算法描繪其運動軌跡；為驗證算法的正確性，分析了傳感器在轉臺上的運動過程，通過計算機仿真模擬上述運動，得到傳感器輸出數據，仍通過上述算法解算運動軌跡。仿真出運動軌跡確實近似是直徑為25cm的圓，從而驗證了此算法的準確性。此外，通過對比仿真軌跡結果和實際數據解算運動軌跡，發現由于運動時間延長，陀螺漂移和積分累積誤差對軌跡測量的精度有著不可忽視的影響；MPU605

作者 張文瑞 張丕狀 中北大學 儀器科學與動態測試教育部重點實驗室(山西 太原 )
本文引用地址：
張文瑞(1991-)，女，碩士生，研究方向：信號處理;張丕狀，男，教授，博士，研究方向：信號與信息處理、嵌入式、慣性導航技術等。
摘要：本文構建了以MPU6050傳感器為核心的數字采集系統，實時采集得到三軸陀螺儀和三軸加速度計隨直徑為25cm轉臺旋轉一周的運動數據，基于四元素的姿態更新算法描繪其運動軌跡;為驗證算法的正確性，分析了傳感器在轉臺上的運動過程，通過計算機仿真模擬上述運動，得到傳感器輸出數據，仍通過上述算法解算運動軌跡。仿真出運動軌跡確實近似是直徑為25cm的圓，從而驗證了此算法的準確性。此外，通過對比仿真軌跡結果和實際數據解算運動軌跡，發現由于運動時間延長，陀螺漂移和積分累積誤差對軌跡測量的精度有著不可忽視的影響;MPU6050傳感器精度太低，適用于短時間低速運動或微小旋轉角度場合。
引言
　　現如今，在慣性測量領域已經廣泛運用MEMS技術進行加速度、速度以及位移的測量控制，如：測量人體某個部位的運動狀態[1]，飛行器某時刻的姿態信息、軌跡航向[2]等。查閱國內外許多參考文獻發現，對MEMS傳感器的各種應用，人們還在不斷地探索，未來五到十年應該是該領域高速發展的又一新階段[3]。例如香港大學的學者們在致力于研究一種基于MEMS慣性傳感器的電子筆，它可以無接觸地重構出筆端的運動軌跡;德國慕尼黑大學的學者們也在試圖利用這種 MEMS慣性單元識別出載體的運動軌跡[4-6];國內國防科技大學、中國計量學院也都在積極地做這方面的研究[7-8]。
　　由于受MEMS傳感器精度的影響，現有的研究成果普遍存在著軌跡重構的精度不夠高，姿態誤差隨時間積累效應明顯等缺點，為探究傳感器精度對軌跡重構的影響程度，本文嘗試利用低精度傳感器MPU6050重構物體運動軌跡。通過仿真模擬傳感器裝置在轉臺上運動情況，對比仿真結果和實測結果，分析影響實測結果的主要因素。
　　研究思路如下：在直徑為25cm，順時針方向旋轉的低速轉臺上按如下安裝方式將傳感器裝置盡量水平安裝在轉臺上，并隨轉臺旋轉一周，利用相關算法描繪運動軌跡。為驗證算法的正確性，模擬了傳感器在轉臺上運動時三軸加速度和角速度輸出，仿真其運動軌跡。
　　MPU6050傳感器相關技術指標如下：
　　1)加速度傳感器技術指標：初始標定誤差：±3%; 零偏輸出：X、Y軸：±50 mg，Z軸：±80 mg。
　　2)陀螺儀傳感器技術指標： 初始標定誤差：±3%;零偏輸出：±20°/s(溫度25℃)。
　　筆者曾對影響加速度傳感器精度的一些指標(如加速度計的零偏和標度因子)運用六位置法[9]進行加速度計靜態校準，結果：X軸零偏誤差縮小到22.5mg，標度因子誤差縮小在-0.15%～0.5%;Y軸零偏誤差縮小到8.2mg，標度因子誤差縮小在0.25%～1.3%;Z軸零偏誤差縮小到37.83 mg，標度因子誤差縮小在-1.85%～0.43%，相比上述技術指標，傳感器精度明顯得到改善。此外，運用論文[10]里提到的橢球擬合法對安裝過程中存在的非正交誤差角做了相關校準和補償，能有效減小加速度計的非正交誤差對傳感器測量誤差的影響。
1 轉臺實驗研究方法和仿真傳感器數據生成
1.1 轉臺實驗研究方法
　　實驗中，轉臺以順時針方向旋轉，依靠電機驅動，獲得運動角速度，通過計算得到角加速度近似為0.37 rad/s2。傳感器Z軸沿豎直方向向上，X軸指向轉臺圓心，Y軸沿運動方向。理想情況下，傳感器Z軸角速度即為轉臺角速度，另兩軸無角速度;但由于傳感器裝置在轉臺上的安裝并非水平，使得傳感器各軸與轉臺平面存在微小的傾角，導致轉臺角速度和傳感器Z軸角速度并不完全一致。從運動學合成和分解的角度出發，傳感器各軸角速度輸出是由轉臺角速度提供，即轉臺角速度矢量在傳感器三軸的分量即為其瞬時角速度輸出。圖1給出了簡易轉臺旋轉裝置的俯視圖。

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運動軌跡 傳感器：基于慣性傳感器的肢體運動軌跡捕獲系統的設計

摘要：

人體運動姿態信息在眾多領域被廣泛的應用,比如商業領域,虛擬游戲,醫療恢復等.在醫療康復領域中,醫生利用人體運動姿態信息可以獲得中風后偏癱患者較為客觀的肢體障礙和運動情況,從而制定出個性化的訓練方案,極大提高腦卒中偏癱患者的康復質量和康復水平,因此具有很大的應用價值.目前,人體運動姿態信息的捕獲方式有許多不同的方式,比如機械的動作捕獲系統,光學的動作捕獲系統,聲學的動作捕獲系統,電磁的動作捕獲系統,和基于視頻的動作捕獲系統.機械的動作捕獲系統由于是剛性連接,非柔性結構對受試者運動有較大限制;光學的動作捕獲系統光學采集部分成本昂貴,不能在對圖像采集有反光的場地進行;聲學的動作捕獲系統由聲波的時間差定位,容易被外界的環境干擾產生延遲或誤差;電磁的動作捕獲系統因為是靠磁場來定位,因此磁場中不能有對磁場產生影響的物品;基于視頻的運動捕獲實現難度大.基于上述發現,為了克服常用動作捕獲系統所存在的缺點,實現精確的人體運動姿態信息空間捕獲,本文從捷聯式慣性導航和人體力學理論出發,設計了一種對人體運動限制較小,佩戴方便的人體動作捕獲系統.該設計是在人體關節的相應位置佩戴我們設計的慣性傳感器節點并由肢體的運動使它產生實時的運動姿態信息.慣性傳感器節點由三種傳感器構成可測量九個軸的不同運動信息,確保了獲取數據的多樣性.該設置通過數據采集節點獲取慣性傳感器節點采集到的實時姿態信息,并通過相關濾波方式來更新四元數,再將預處理后的四元數按照控制虛擬人物模型的數據格式進行數據封裝.通過WiFi模塊將打包的人體運動信息實時發送到上位機進行解包應用來控制虛擬人物模型的實時運動,從而實現人體實時運動動作捕獲的完成.根據人體力學的指導方法在人體的運動中各關節相互影響最小的前提下提出一種動作捕獲系統,采用在局部關節有線連接和對于人體全身無線連接的方式進行數據傳遞,既可以保證數據采集的實時性和傳輸速率,也能減少對關節運動的阻礙.同時根據模塊設計思路以相連的三個關節為一個整體進行設計,在完成一個整體的設計驗證后可以快速擴展人體所有運動關節.因此本文優先設計了手臂的動作捕獲系統,根據手臂的運動特點進行單個關節點研究,設計相應的初始化算法進行初始位置的矯正;再進行三個關節的研究,解決不同關節在同一坐標系下產生的扭曲,通過歸一化算法對不同關節點進行位置矯正,從而完成整體的設計并通過實驗驗證設計的合理性,因此本文的研究和設計具有一定的創新性和應用性.

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運動軌跡 傳感器：運動軌跡仿真系統設計 - 基于MEMS六軸傳感器的可穿戴運動監測系統設計

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隨著現代科學發展，傳感技術作為一種與現代科學密切相關的新興學科得到迅速的發展，并在工業自動化測量和檢...

發表于 2018-02-05 14:16
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基于伯努利原理的速度監測芯片可監控天然氣運輸管道...

該MEMS傳感芯片基于伯努利原理而直接讀取運動物體速度，既是對現有加速度計和陀螺儀傳感器的有力補充，...

發表于 2018-02-05 13:19
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AEM收購Afore，通過此次并購，AEM進一步...

AEM收購芬蘭MEMS測試解決方案領先供應商Afore。通過此次并購，AEM的全球解決方案供應能力，...

發表于 2018-02-05 12:34
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選擇了合適的傳感器，才能更好地解決機器人的移動

總而言之，機器人走直線或者像上圖一樣扭腰，看起來像是一個很簡單的事情，但是影響因素有很多，每一步的實...

發表于 2018-02-03 12:26
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SiTime推出MEMS參考時鐘支持新物聯網應用...

SiTime市場部執行副總裁Piyush Sevalia指出：“SiTime獨到的時序產品致力于為最...

發表于 2018-02-02 14:04
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SiTime推出新型振蕩器 進一步向無人駕駛汽車...

MEMS振蕩器領域的行業龍頭企業SiTime Corporation宣布面向高級駕駛輔助系統（ADA...

發表于 2018-02-01 14:05
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超小型MEMS原子鐘誕生，用于智能手機、傳感器網...

據報道，日本國家信息與通信研究院（NICT）與東北大學和東京工業大學展開合作，并成立壓電材料相關研究...

發表于 2018-02-01 11:53
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日立新型MEMS加速度計比商用MEMS加速度計靈...

日立通過在MEMS質量塊上制作貫通孔來降低空氣阻力，并且貫通孔的直徑在上層和下層之間是變化的。上層為...

發表于 2018-01-29 16:04
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TU Wien開發一款硅基MEMS電場測量傳感器...

MEMS電場傳感器的測量原理“目前用于測量電場強度的設備具有一些顯著的缺陷，” TU Wien傳感器...

發表于 2018-01-29 10:56
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華燦光電收購美新半導體過會 國內首個MEMS領域...

華燦光電重組方案經并購重組委審核獲得有條件通過，該公司從今日起復牌。2016年10月，華燦光電披露擬...

發表于 2018-01-26 09:09
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基于MEMS工藝實現簡易快速地制備不同的微陣列結...

當前以MEMS為基礎的細胞微陣列芯片受到科研人員廣泛重視。通過微加工技術在基底上構建微尺度的圖形結構...

發表于 2018-01-25 12:28
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MEMS產業向多傳感器集成方向前進狀況簡析

智能時代，傳感器作為感知特定環境的基石正變得越來越重要。當人們被各種各樣的智能產品所包圍的時候，無論...

發表于 2018-01-25 08:57
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哈佛大學推出MEMS微型機器人 可在拾取、包裝甚...

哈佛大學過去開發的機器人Delta手臂通常用在組裝生產線，其速度和靈巧度決定了工作空間需要足夠大，如...

發表于 2018-01-22 11:45
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2018年無人駕駛汽車傳感器創新技術展望（毫米波...

MEMS讓無人駕駛汽車看到路面、閱讀交通標志、檢測物體、分類、感知速度/軌跡和其他車輛，隨著自動駕駛...

發表于 2018-01-20 17:13
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意法半導體談MEMS的發展 非?？春闷嚭凸I

在MEMS傳感器的新聞發布會，ST談論了MEMS的發展現狀，ST做了20年的MEMS 傳感器，優勢是...

發表于 2018-01-19 16:14
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我國工業傳感面臨的挑戰和工業常用傳感器分析

傳感器技術發展迅速，探測精度提高、制作成本降低、芯片體積減小，應用非常廣泛。傳感器技術甚至已成我國工...

發表于 2018-01-19 09:47
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ADI：將異構制造的話題作為產業未來發展趨勢的一...

ADI公司總裁兼首席執行官Vincent Roche在對2018年的技術趨勢展望一文《這些創新將影響...

發表于 2018-01-18 11:29
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意法半導體產品：消費應用將成首要市場，亟待突破成...

從2007年到2012年，MEMS市場的年復合增長率將達到14%。為了滿足市場需求，MEMS企業和F...

發表于 2018-01-18 11:29
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陀螺儀在火箭上怎么運用？原來它的原理是這么神奇

陀螺儀在很多地方都可以看得到。手機、工控裝備等，隨著物聯網技術的發展，它的應用只會越來越多。陀螺儀是...

發表于 2018-01-17 16:06
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MEMS光開關控制原理解析

MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微機電系統）是指將微型機...

發表于 2018-01-17 09:51
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基于GTI的1x3波長復用/解復用器的系統級性能...

波分復用器和解復用器幾乎是所有WDM系統和網絡的主要組成部分。從傳統意義上講，多路復用/解復用器（d...

發表于 2018-01-17 09:48
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ADI新產品為添新功能，應用MEMS陀螺儀和加速...

在ADI公司的一間會議室中，Howard Wisniowski用一只手拿起比紀念郵票稍大一點的演示板...

發表于 2018-01-17 09:47
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各種創新消費類產品的MEMS傳感器應用設計

MEMS即微機電系統，是利用微米級立體結構實現感應和執行功能的一項關鍵技術。其中，微米級立體結構是利...

發表于 2018-01-17 09:46
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美新半導體：三合一MEMS芯片實現更高性價比

美新半導體在世界上首次將傳感器、模擬信號以及數字信號處理三者整合在一塊芯片上，可以測量X，Y兩個獨立...

發表于 2018-01-17 09:42
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基于MEMS技術的加速度傳感器分析與應用

MEMS技術正在逐步走向民用和消費類市場，我們正處于“MEMS狂潮”的開端，ST將以其完善的生產基礎...

發表于 2018-01-17 07:28
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基于MEMS技術的芯片ADXL202 的應用設計...

本文闡述了一種基于MEMS 技術的芯片ADXL202 的應用設計與集成。介紹了ADXL202 的測試...

發表于 2018-01-17 07:19
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BOSCH 傳感 加速度 + 陀螺儀

發表于 2017-09-04 09:58
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MEMS振動監控：從加速度到速度

發表于 2017-08-16 09:06
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光纖陀螺儀的應用和優缺點

發表于 2017-08-14 17:04
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利用MEMS陀螺儀實現低噪聲反饋控制設計

發表于 2017-08-12 15:38
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北尋INS-J4光纖慣性導航系統

發表于 2017-08-09 16:00
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北尋INS-J3光纖慣性導航系統

發表于 2017-08-09 15:58
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北尋INS-J2光纖慣性導航系統

發表于 2017-08-09 15:57
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北尋

發表于 2017-08-09 15:55
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北尋厘米級北斗高精度手持機

發表于 2017-08-09 15:44
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北尋VG5500光纖垂直陀螺

發表于 2017-08-09 15:42
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