本文關鍵詞：基于慣性元件的車輛軌跡測量系統(tǒng)設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著社會的發(fā)展,科技的進步,人們的日常生活已經(jīng)離不開汽車的應用。由于車輛的增多,公路上的交通事故也頻繁發(fā)生。因此,研究汽車軌跡的測量系統(tǒng)對汽車的行駛安全具有重要意義。本論文以實際應用為背景,研究了慣性測量系統(tǒng)在汽車行駛中的應用,提出了捷聯(lián)慣性車輛軌跡測量系統(tǒng)的設計方案。捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)完全是依靠自身的慣性元件來完成車輛軌跡的測量任務,不需任何外界信息,而且具有隱蔽性、抗干擾等優(yōu)點。因此,研究慣性車輛軌跡測量系統(tǒng)對國家的汽車發(fā)展戰(zhàn)略具有重要的意義。本文首先對捷聯(lián)慣性導航技術進行研究,分析了慣性導航的基本工作原理,給出了速度、姿態(tài)、位置的算法方程和誤差方程。同時利用慣性導航的誤差方程,進行卡爾曼濾波的誤差最優(yōu)估計。本文在實物部分設計了一套捷聯(lián)慣性車輛軌跡的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),該系統(tǒng)以STM32為核心處理器,并結(jié)合一些外圍電路的設計,其中外圍電路包括基于AMS1117-3.3芯片的電源電路為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)供電;同時也包括JTAG程序下載端口,使程序在STM32處理器中運行;設計了基于MAX232的串口電路,實現(xiàn)了PC機和數(shù)據(jù)采集模塊電壓的轉(zhuǎn)換;另外,也包括系統(tǒng)工作時所必須的時鐘電路、復位電路。本文采用基于ADXRX150的陀螺儀模塊,為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供角速度數(shù)據(jù);同時采用基于MMA1260D的加速度計模塊,為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供加速度數(shù)據(jù)。其次,利用車輛軌跡測量系統(tǒng)采集模塊采集小車行駛的加速度和角速度數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)保存于PC機中。最后,運用捷聯(lián)慣性導航算法進行計算,能夠準確的得出小車的位置信息。通過對小車軌跡的誤差分析可知,誤差都在允許的范圍內(nèi),說明本文給出的捷聯(lián)慣性車輛軌跡測量系統(tǒng)在實際生活中是可行的,具有一定的可用性。
【關鍵詞】：慣性導航系統(tǒng) 陀螺儀 加速度計 車輛軌跡
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U495;U463.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景與意義8-9
• 1.2 慣性導航的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 國外研究狀況9-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究狀況11-12
• 1.3 論文的主要內(nèi)容與工作安排12-13
• 第2章 捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)工作原理13-24
• 2.1 捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)概述13-16
• 2.1.1 慣性導航常用坐標系13-14
• 2.1.2 坐標系之間的相互轉(zhuǎn)換14-16
• 2.1.3 參數(shù)說明16
• 2.2 捷聯(lián)慣性導航基本方程16-19
• 2.2.1 慣性導航速度方程17-18
• 2.2.2 慣性導航工作原理18-19
• 2.3 捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的數(shù)學建模19-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 車輛軌跡測量系統(tǒng)硬件設計24-38
• 3.1 車輛軌跡測量系統(tǒng)設計框圖24-25
• 3.2 車輛軌跡測量系統(tǒng)硬件電路設計25-32
• 3.2.1 數(shù)據(jù)采集硬件電路25-26
• 3.2.2 車輛軌跡測量系統(tǒng)電源電路26-27
• 3.2.3 車輛軌跡測量系統(tǒng)時鐘電路27-29
• 3.2.4 車輛軌跡測量系統(tǒng)復位電路29
• 3.2.5 車輛軌跡測量系統(tǒng)JTAG電路29-31
• 3.2.6 串口電路設計31
• 3.2.7 UART模塊31-32
• 3.3 車輛軌跡測量系統(tǒng)計算機32
• 3.4 加速度計與陀螺儀模塊32-34
• 3.4.1 陀螺儀模塊33
• 3.4.2 加速度計模塊33-34
• 3.5 車輛軌跡測量系統(tǒng)電路的布線與設計34-36
• 3.6 小車的系統(tǒng)組成36-37
• 3.7 本章小結(jié)37-38
• 第四章 車輛軌跡測量系統(tǒng)軟件設計及實現(xiàn)38-54
• 4.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設計38-40
• 4.2 車輛軌跡測量系統(tǒng)算法模型40-42
• 4.3 捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)的誤差模型42-45
• 4.3.1 姿態(tài)角誤差方程42-43
• 4.3.2 速度誤差方程43-44
• 4.3.3 位置誤差方程44-45
• 4.4 卡爾曼濾波在軌跡測量中的應用45-48
• 4.4.1 卡爾曼濾波器的應用形式45-46
• 4.4.2 卡爾曼濾波算法46
• 4.4.3 卡爾曼濾波理論模型46-48
• 4.5 車輛軌跡實現(xiàn)結(jié)果及分析48-53
• 4.5.1 小車初始實驗數(shù)據(jù)49
• 4.5.2 小車運行軌跡的結(jié)果分析49-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第五章 結(jié)論54-55
• 參考文獻55-58
• 在學研究成果58-59
• 致謝59

【相似文獻】

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  本文關鍵詞：基于慣性元件的車輛軌跡測量系統(tǒng)設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：498747