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基于MEMS传感器的姿态检测系统设计

更新时间：2020-03-15 01:06:18 大小：1M 上传用户：gsy幸运查看TA发布的资源 标签：MEMS传感器 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

随着航空航天、远洋航运、军用卫星等事业的发展,对于系统的姿态测量要求也越来越高。为了能够实现对各种载体的轨迹的有效控制,就要求姿态检测系统的高精度、实时性。本文利用加速度传感器、陀螺传感器和磁阻传感器组成的惯性导航系统,来实现载体的姿态检测。

  本文对姿态检测系统的所涉及的坐标系定义,姿态算法等进行研究,分析了姿态检测系统的检测原理,针对载体的航向角、俯仰角和翻滚角的测量进行了研究,并给出了利用四元数法解算各运动轴的角度测量方法。

  本文所设计的姿态检测系统主要用于机器人运动过程中进行位置校正。按照姿态检测的设计要求,选取了MEMS传感器作为姿态检测的数据采集单元。其中包括一个三轴陀螺仪、一个三轴的加速度计和一个三轴磁阻传感器搭建了姿态检测系统的传感器模块。并利用STM32单片机作为主控制单元来实现数据处理,采用I2C的接口实现传感器与单片机的连接,使得单片机可以获得载体姿态的实时检测。同时采用串口通信用于上位机的数据传输。

  文中还完成了姿态检测系统的控制软件的设计。为保证姿态检测的精度,可以通过控制软件对姿态检测系统的传感器进行零点标定和温度补偿等工作来提高测量精度。通过控制软件可以对姿态控制系统的系统参数、输出参数和传感器参数进行设置工作,充分发挥了姿态检测系统的功能。利用OpenGL技术实现了载体运动状态的模拟仿真。通过软件的三维模拟可以能够直观的观察到载体的运动状态与姿态的变化。

  本文所设计的姿态检测系统具有精度高、体积小、功耗小等优点,能够满足机器人平衡、云台稳定控制、游戏机、虚拟现实、人体运动检测等多种用途。这在国民经济建设以及国防建设中具有重要战略意义和广泛应用前景。

  

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