【摘要】：姿態(tài)檢測(cè)在人們?nèi)粘Ｉ钪杏兄脂F(xiàn)實(shí)的物理意義,隨著傳感器等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,姿態(tài)測(cè)量技術(shù)也愈來愈成熟,以姿態(tài)采集技術(shù)為代表的新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),推動(dòng)了現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展。特別是某些運(yùn)動(dòng)環(huán)境中,姿態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)需要通過無線方式,實(shí)時(shí)上傳。本文針對(duì)特殊環(huán)境的無線姿態(tài)檢測(cè)需求,設(shè)計(jì)了一種基于STM32F103、MPU6050,ESP8266的無線姿態(tài)檢測(cè)裝置,實(shí)時(shí)獲取所測(cè)物體的姿態(tài)信息,為進(jìn)一步分析物體的運(yùn)動(dòng)狀況提供準(zhǔn)確的信息。本文設(shè)計(jì)的無線姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)包括檢測(cè)單元與上位機(jī)顯示單元兩部分。檢測(cè)單元以MPU6050傳感器為核心,配合ESP8266無線射頻收發(fā)模塊、STM32F103單片機(jī)為基礎(chǔ),搭建了姿態(tài)采集測(cè)量系統(tǒng)模塊。該模塊利用MPU6050采集姿態(tài)信息,以STM32F103單片機(jī)為中央控制單元,利用ESP8266實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。上位機(jī)接收顯示單元可通過手機(jī)APP、網(wǎng)頁(yè)等顯示方式顯示姿態(tài)數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括采集單元運(yùn)行軟件設(shè)計(jì)以及上位機(jī)接收端手機(jī)APP、網(wǎng)頁(yè)的顯示界面設(shè)計(jì)。系統(tǒng)搭建完成后,負(fù)載于游泳者進(jìn)行了四種游泳姿態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,整個(gè)系統(tǒng)由上位機(jī)人機(jī)交互軟件通過命令遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本姿態(tài)的檢測(cè),滿足了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求,為后續(xù)的研究提供了一定的基礎(chǔ)。
【圖文】：

陀螺儀是最直觀的角度測(cè)量工具，它可以測(cè)量繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的物體的“角度”，同在計(jì)算速率的時(shí)候使用到積分時(shí)間一樣，由此才能確定旋轉(zhuǎn)角度，但是在到這一結(jié)論之前應(yīng)當(dāng)對(duì)角速度進(jìn)行積分。陀螺儀在測(cè)量角度信息時(shí)在其內(nèi)部裝置積分會(huì)產(chǎn)生積分誤差，，單位時(shí)間越小，分越精確。同理可得，如果讓陀螺儀傳感器的采樣率增加，則必定會(huì)得到更加精確結(jié)果。現(xiàn)在常用陀螺儀傳感器的采樣率已達(dá) 8KHz，基本達(dá)到大眾的期望精度。雖器件測(cè)量精度逐步提高，但設(shè)備本身產(chǎn)生的誤差卻是不可忽略的。正如，陀螺儀哪只有微小的誤差，物體運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，這種微小角度偏差也會(huì)累積到一個(gè)比明顯的影響。假定物體不出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，那么陀螺儀微小偏差并不明顯。這種情況下即陀螺儀有角度偏差也不影響檢測(cè)，當(dāng)然理想狀態(tài)是不管它靜止多長(zhǎng)時(shí)間，利用積分得的旋轉(zhuǎn)角度為 0，但在靜止時(shí)，0.1 度/秒的誤差使得采樣角速度不為 0，也就是說經(jīng)過一整圈后，會(huì)產(chǎn)生不可忽略的誤差。只有當(dāng)正負(fù)方向的誤差完全相互抵消，這積分累積誤差才能消除。

萬向節(jié)死鎖”，因此在數(shù)據(jù)處理，將四元數(shù)進(jìn)行計(jì)算之后才將其轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換元數(shù)和歐拉角應(yīng)用的頻率最高，，例如存儲(chǔ)空間的節(jié)省，便于插，而在計(jì)算的過程中，整個(gè)計(jì)算示：針對(duì)四元數(shù)而言，其重點(diǎn)是加以描述[30]。通常而言，一個(gè)四元數(shù)[31]。 Z 軸的旋轉(zhuǎn)角度分別為 ， ，為 Roll、Pitch、Yaw。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP212.9;TN92;TH122

【相似文獻(xiàn)】

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1 鄭凱;基于WiFi的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];中北大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2657525