用于手持設(shè)備生理性震顫消除裝置的感測技術(shù)研究.pdf

1、人類在手工的精確定位方面具有固有的局限性,這種局限性是由于人手運動時產(chǎn)生的一些固有的無意識運動。這種固有的、無意識的、類似正弦曲線的運動就是生理性震顫。在顯微手術(shù)或者生物工程的細胞操作中,影響操作者產(chǎn)生錯誤運動最常見的類型是生理性震顫,其不但使某些需要精確操作的環(huán)節(jié)變得復雜,也使某些特定的環(huán)節(jié)變得不可能實現(xiàn)。
　　基于生理性震顫和手持設(shè)備的特點,本文設(shè)計了一種精度高的手持設(shè)備生理性震顫測量系統(tǒng)。手持設(shè)備的運動由一個磁強計輔助測量的

2、全加速度計測量單元進行測量,該測量單元由三個雙軸的微型加速度計和一個三軸的磁強計組成。一方面,由加速度計信息經(jīng)過一定的運動學算法可以得到手持設(shè)備的角運動信息,這種算法精度很高,但是會產(chǎn)生積分漂移現(xiàn)象;另一方面,磁強計和加速度計可以聯(lián)合得到一個有噪聲但沒有漂移的方位信息。對基于四元數(shù)的增廣卡爾曼濾波器進行研究并應用該算法將磁強計和加速度計的傳感信息融合來提高傳感精度。
　　本文首先完成了手持設(shè)備測量單元的設(shè)計,通過和傳統(tǒng)的慣性測量單

3、元的誤差偏差進行對比,證明了本系統(tǒng)的優(yōu)越性;分析了慣性測量系統(tǒng)的各類誤差源,對傳感器的測量誤差和安裝誤差進行建模;研究傳感器確定性誤差的標定方法,完成對傳感器確定性誤差的修正;利用加速度計信息計算出載體的角速度向量,參考慣性測量中姿態(tài)矩陣的更新方法,完成了對設(shè)備的六自由度運動信息的復現(xiàn);使用TRIAD算法將重力信息和地磁信息融合得到與觀測向量相關(guān)的方向余弦矩陣,在此基礎(chǔ)上設(shè)計一個增廣的四元數(shù)卡爾曼濾波器將角速度向量和方向余弦矩陣融合獲得