【摘要】：姿態(tài)檢測在人們?nèi)粘Ｉ钪杏兄脂F(xiàn)實的物理意義,隨著傳感器等相關技術的發(fā)展,姿態(tài)測量技術也愈來愈成熟,以姿態(tài)采集技術為代表的新技術的不斷涌現(xiàn),推動了現(xiàn)代社會的快速發(fā)展。特別是某些運動環(huán)境中,姿態(tài)檢測數(shù)據(jù)需要通過無線方式,實時上傳。本文針對特殊環(huán)境的無線姿態(tài)檢測需求,設計了一種基于STM32F103、MPU6050,ESP8266的無線姿態(tài)檢測裝置,實時獲取所測物體的姿態(tài)信息,為進一步分析物體的運動狀況提供準確的信息。本文設計的無線姿態(tài)檢測系統(tǒng)包括檢測單元與上位機顯示單元兩部分。檢測單元以MPU6050傳感器為核心,配合ESP8266無線射頻收發(fā)模塊、STM32F103單片機為基礎,搭建了姿態(tài)采集測量系統(tǒng)模塊。該模塊利用MPU6050采集姿態(tài)信息,以STM32F103單片機為中央控制單元,利用ESP8266實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。上位機接收顯示單元可通過手機APP、網(wǎng)頁等顯示方式顯示姿態(tài)數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)軟件設計主要包括采集單元運行軟件設計以及上位機接收端手機APP、網(wǎng)頁的顯示界面設計。系統(tǒng)搭建完成后,負載于游泳者進行了四種游泳姿態(tài)測量實驗,并對實驗數(shù)據(jù)分析,整個系統(tǒng)由上位機人機交互軟件通過命令遠程實時控制。實驗結(jié)果證明該系統(tǒng)實現(xiàn)了基本姿態(tài)的檢測,滿足了系統(tǒng)設計的基本要求,為后續(xù)的研究提供了一定的基礎。
【圖文】：

陀螺儀是最直觀的角度測量工具，它可以測量繞坐標軸旋轉(zhuǎn)的物體的“角度”，同在計算速率的時候使用到積分時間一樣，由此才能確定旋轉(zhuǎn)角度，但是在到這一結(jié)論之前應當對角速度進行積分。陀螺儀在測量角度信息時在其內(nèi)部裝置積分會產(chǎn)生積分誤差，，單位時間越小，分越精確。同理可得，如果讓陀螺儀傳感器的采樣率增加，則必定會得到更加精確結(jié)果�，F(xiàn)在常用陀螺儀傳感器的采樣率已達 8KHz，基本達到大眾的期望精度。雖器件測量精度逐步提高，但設備本身產(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，物體運動旋轉(zhuǎn)一段時間后，這種微小角度偏差也會累積到一個比明顯的影響。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，當然理想狀態(tài)是不管它靜止多長時間，利用積分得的旋轉(zhuǎn)角度為 0，但在靜止時，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，會產(chǎn)生不可忽略的誤差。只有當正負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)進行計算之后才將其轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換元數(shù)和歐拉角應用的頻率最高，，例如存儲空間的節(jié)省，便于插，而在計算的過程中，整個計算示：針對四元數(shù)而言，其重點是加以描述[30]。通常而言，一個四元數(shù)[31]。 Z 軸的旋轉(zhuǎn)角度分別為 ， ，為 Roll、Pitch、Yaw。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP212.9;TN92;TH122

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1 鄭凱;基于WiFi的姿態(tài)測量系統(tǒng)設計[D];中北大學;2019年

本文編號：2657525