本文關(guān)鍵詞：基于STM32F103的運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：MEMS，也就是微機(jī)電系統(tǒng)(Microelectro Mechanical Systems)，它以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)，MEMS是一個(gè)多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域。經(jīng)過了幾十年的快速發(fā)展，，MEMS已成為舉世矚目的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。它涉及到多種學(xué)科，比如電子、機(jī)械、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等，其應(yīng)用前景及其廣闊。 論文首先介紹了MEMS的定義，特點(diǎn)以及其發(fā)展史。然后提出本文所研究的一種MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器，這種運(yùn)動(dòng)傳感器具有體積小、功耗低、重量輕、高精度等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的捕捉與分析人體步態(tài)的方法是使用高速圖形信號處理設(shè)施，但由于設(shè)備比較大且移動(dòng)不方便，這種方法只適合在實(shí)驗(yàn)室中使用，同時(shí)，這種設(shè)備造價(jià)比較昂貴。相比而言，本文提出的無線MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器體積很小，方便穿戴在人體各個(gè)部位，而且可以適用于各種復(fù)雜的環(huán)境。 論文的主要部分分為兩部分，第一部分就是MEMS無線運(yùn)動(dòng)傳感器硬件系統(tǒng)的介紹，一部分是軟件系統(tǒng)的介紹。硬件部分主要介紹了各個(gè)模塊的電路原理圖以及其功能。同時(shí)也介紹了相關(guān)芯片、模塊的選取。軟件系統(tǒng)分下位機(jī)軟件和上位機(jī)軟件。下位機(jī)軟件的功能主要是采集9個(gè)通道(三軸的加速度，三軸的角速度，三軸的磁場強(qiáng)度)的信號，將這些信號經(jīng)過一些簡單的校準(zhǔn)和處理后發(fā)送至WIFI模塊。上位機(jī)軟件就負(fù)責(zé)讀取下位機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，讀到以后，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行算法處理，主要包括對原始數(shù)據(jù)的標(biāo)定、校準(zhǔn)，四元數(shù)的計(jì)算以及姿態(tài)角的計(jì)算。 在計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的姿態(tài)角時(shí)，本文采用了四元數(shù)算法，并與卡爾曼濾波結(jié)合在一起。同時(shí)采用加速度以及磁場強(qiáng)度抑制陀螺儀的漂移。這種方法使得最終結(jié)果更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確。
【關(guān)鍵詞】：MEMS 運(yùn)動(dòng)傳感器 WIFI模塊 姿態(tài)角 四元數(shù) 卡爾曼濾波
【學(xué)位授予單位】：江西科技師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH-39;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 MEMS 的定義和特點(diǎn)9
• 1.2 MEMS 的發(fā)展史9-15
• 1.3 MEMS 運(yùn)動(dòng)傳感器研究的背景15-16
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及安排16-17
• 第2章 硬件系統(tǒng)介紹17-35
• 2.1 硬件結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2 主要芯片及模塊的選用18-28
• 2.2.1 運(yùn)動(dòng)處理組件 MPU605018-23
• 2.2.2 磁力計(jì)23-25
• 2.2.3 微處理器25-27
• 2.2.4 WIFI 模塊27-28
• 2.3 電路原理介紹28-34
• 2.3.1 電源部分電路28-31
• 2.3.2 MPU6050 部分電路31-32
• 2.3.3 HMC5883L 部分電路32-33
• 2.3.4 微處理器部分電路33-34
• 2.4 運(yùn)動(dòng)傳感器實(shí)物34-35
• 第3章 軟件介紹35-63
• 3.1 下位機(jī)軟件流程35-37
• 3.2 上位機(jī)軟件工作流程37-61
• 3.2.1 發(fā)送命令以及數(shù)據(jù)讀取39-41
• 3.2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)變換41-44
• 3.2.3 角速度溫度補(bǔ)償44-46
• 3.2.4 加速度溫度補(bǔ)償46-47
• 3.2.5 加速度參數(shù)標(biāo)定47-50
• 3.2.6 磁場強(qiáng)度參數(shù)標(biāo)定50-54
• 3.2.7 四元數(shù)的計(jì)算54-60
• 3.2.7.1 四元數(shù)的介紹54-55
• 3.2.7.2 卡爾曼濾波算法55-58
• 3.2.7.3 四元數(shù)推導(dǎo)計(jì)算58-60
• 3.2.8 三維姿態(tài)角的計(jì)算60-61
• 3.3 本章小結(jié)61-63
• 第4章 實(shí)驗(yàn)分析63-67
• 第5章 全文總結(jié)與展望67-68
• 5.1 主要研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)67
• 5.2 未來工作展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果71-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張威,張大成,王陽元;MEMS概況及發(fā)展趨勢[J];微納電子技術(shù);2002年01期

2 陳懷,張嶸,周斌,陳志勇;微機(jī)械陀螺儀溫度特性及補(bǔ)償算法研究[J];傳感器技術(shù);2004年10期

3 吳雄;汽車MEMS傳感器的應(yīng)用及發(fā)展[J];傳感器世界;2002年03期

4 羅兵;尹文;江明明;吳美平;;微機(jī)械陀螺零偏溫度梯度建模[J];電光與控制;2008年11期

5 常曉明,潘衛(wèi)華,王建東;CRC校驗(yàn)及其軟件實(shí)現(xiàn)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;1995年06期

6 羅武勝;徐濤;杜列波;;基于加速度計(jì)和磁強(qiáng)計(jì)的定向鉆進(jìn)姿態(tài)測量及方位校正[J];國防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2007年01期

7 朱榮 ,周兆英;基于ME MS的姿態(tài)測量系統(tǒng)[J];測控技術(shù);2002年10期

8 劉成剛;;MEMS傳感器在汽車中的應(yīng)用及發(fā)展[J];濟(jì)南職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2008年03期

9 劉成剛;;MEMS傳感器在各種消費(fèi)類產(chǎn)品的應(yīng)用[J];濟(jì)南職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2009年04期

10 譚慶華;;推動(dòng)消費(fèi)類電子智能應(yīng)用的MEMS多傳感器集成方案[J];集成電路應(yīng)用;2011年08期

  本文關(guān)鍵詞：基于STM32F103的運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：328280