近年來,隨著工業(yè)生產(chǎn)信息化、自動(dòng)化和智能化的快速發(fā)展,開展新一代的信息技術(shù)與工業(yè)裝備融合的智能設(shè)備和工程應(yīng)用需求越來越大。面向智能化發(fā)展的需求,本文針對(duì)GPS與慣性器件進(jìn)行姿態(tài)測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn),搭建了以車輛為載體的GPS與慣性器件組合測(cè)姿平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了在靜,動(dòng)態(tài)條件下可以穩(wěn)定輸出車輛的姿態(tài)信息的功能。為工程應(yīng)用中車輛的智能化,自動(dòng)化提供一種技術(shù)支持。論文主要在以下幾個(gè)方面做了研究:1、首先對(duì)兩種導(dǎo)航系統(tǒng)組成及原理分別進(jìn)行了研究,介紹了測(cè)量過程中常用的坐標(biāo)系及相互轉(zhuǎn)換關(guān)系,并分別研究推導(dǎo)了通過GPS與慣性單元進(jìn)行姿態(tài)測(cè)量的方法以及相關(guān)方程。2、根據(jù)測(cè)姿原理利用GPS與慣性器件獨(dú)自進(jìn)行了姿態(tài)測(cè)量試驗(yàn),針對(duì)GPS與慣性導(dǎo)航各自姿態(tài)測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)用卡爾曼濾波進(jìn)行數(shù)據(jù)融合確定了GPS與慣導(dǎo)組合測(cè)姿系統(tǒng)的整體技術(shù)方案。3、根據(jù)組合測(cè)姿系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能要求進(jìn)行了硬件的選型,電源電路的設(shè)計(jì),軟件的流程設(shè)計(jì)編程。最后選用雙天線GPS與慣性器件MPU9250搭建了GPS與慣性器件測(cè)姿系統(tǒng)的硬件平臺(tái),并對(duì)所用的硬件與軟件進(jìn)行了調(diào)試。4、最后針對(duì)本課題設(shè)計(jì)的GPS與慣性器件組合導(dǎo)航姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)小車的靜態(tài)測(cè)姿實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)測(cè)姿實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了功能測(cè)試。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示本論文設(shè)計(jì)的組合測(cè)姿系統(tǒng)有較好的可靠性并能保障應(yīng)用于工程車輛的測(cè)量精度。
【學(xué)位單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU603
【部分圖文】：

圖 2.1 姿態(tài)角定義Fig 2.1 Attitude angle definition2.1.2 姿態(tài)角的解算方法利用慣性器件對(duì)載體的姿態(tài)角度進(jìn)行測(cè)量，其中陀螺儀可以測(cè)得載體在坐標(biāo)系中三個(gè)方向的角速率，再分別對(duì)其進(jìn)行積分便可以得到載體在這一時(shí)刻下的不同姿態(tài)角。使用陀螺儀測(cè)姿具有完全自主，全天候，不受外界環(huán)境影響，數(shù)據(jù)采樣快等優(yōu)點(diǎn)。其測(cè)姿原理如下圖 2.2 所示。

工程車輛的姿態(tài)檢測(cè)研究圖 2.1 姿態(tài)角定義Fig 2.1 Attitude angle definition算方法件對(duì)載體的姿態(tài)角度進(jìn)行測(cè)量，其中陀螺儀可以測(cè)得載體在，再分別對(duì)其進(jìn)行積分便可以得到載體在這一時(shí)刻下的不同有完全自主，全天候，不受外界環(huán)境影響，數(shù)據(jù)采樣快等優(yōu) 所示。

第二章 GPS 與慣性器件姿態(tài)測(cè)量研究單獨(dú)使用時(shí)只適用于短時(shí)間導(dǎo)航測(cè)量應(yīng)用。.3 慣性器件的姿態(tài)測(cè)量結(jié)合上文中介紹的慣性導(dǎo)航測(cè)姿原理，論文選用了實(shí)驗(yàn)室有的 MPU9250 模塊，學(xué)校北操場(chǎng)單獨(dú)進(jìn)行姿態(tài)的測(cè)試。MPU9250 是 Invensense 公司第二代九軸組合傳感器，具有三個(gè)16位陀螺儀 AD，三個(gè)16位加速度 AD 輸出，并且提供 IIC 數(shù)據(jù)傳輸，可直接輸出全部數(shù)據(jù)，給開全量程的可編程陀螺儀，加速度計(jì)量程選擇[32]。相比于上一代傳感器，具有更強(qiáng)的和更低的功耗，適用于要求尺寸較小，功耗較小的系統(tǒng)集成。姿態(tài)角度測(cè)試結(jié)果如下圖 2.3、圖 2.4 與圖 2.5 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2869335