【摘要】：作物生長遠(yuǎn)程監(jiān)控是農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)程中不可或缺的一部分,依靠人工監(jiān)控的方式隨著農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展而漸漸被取代,本文旨在研發(fā)“作物遠(yuǎn)程采集自動監(jiān)控系統(tǒng)”中相機(jī)姿態(tài)測量模塊,并在服務(wù)器進(jìn)行姿態(tài)解算,來對監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)姿態(tài)進(jìn)行測定,從而達(dá)到精確捕捉作物信息的目的,為系統(tǒng)的圖像拼接做準(zhǔn)備。本模塊依據(jù)慣性導(dǎo)航原理,采用WIFI無線傳輸技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),在服務(wù)器利用采集的加速度和角速度數(shù)據(jù)進(jìn)行相機(jī)姿態(tài)的解算,主要工作如下:(1)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)姿態(tài)測量模塊。依據(jù)作物遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際需求,本著方便使用、低成本出發(fā)進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)。選用STC89C52單片機(jī)為控制核心,通過MPU6050模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并利用ESP8266模塊完成數(shù)據(jù)的無線發(fā)送�；陧�(xiàng)目對系統(tǒng)的性能要求,設(shè)計(jì)了20ms的定時器中斷來完成數(shù)據(jù)的采集。(2)實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。姿態(tài)測量模塊通過WIFI接入服務(wù)器,本部分利用TCP協(xié)議下的Socket網(wǎng)絡(luò)編程搭建允許客戶端接入的服務(wù)器端,并將監(jiān)聽到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。(3)設(shè)計(jì)姿態(tài)解算方案。首先針對MEMS傳感器誤差主要來源,構(gòu)建以零偏、刻度因子、安裝誤差為主的誤差模型,并利用六位置標(biāo)定法對加速度計(jì)誤差模型中參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定來降低傳感器中固有誤差的影響。然后提出一種創(chuàng)新姿態(tài)解算方案,該方案通過設(shè)置門限值,將相機(jī)運(yùn)動進(jìn)行動靜態(tài)區(qū)分。靜態(tài)條件下,利用加速度計(jì)良好的靜態(tài)特性直接解算出俯仰角,通過對加速度計(jì)和陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)行卡爾曼數(shù)據(jù)融合算法解算出偏航角;動態(tài)條件下,利用UKF算法對加速度計(jì)和陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)行融合解算出相機(jī)姿態(tài)角,以此來對姿態(tài)解算數(shù)據(jù)中的噪聲進(jìn)行預(yù)估和校正。從而達(dá)到降低解算復(fù)雜度的目的。(4)實(shí)地測試。本文所設(shè)計(jì)的姿態(tài)測定模塊與系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)地聯(lián)調(diào)、測試。結(jié)果表明,靜態(tài)條件下解算出的姿態(tài)角最大絕對偏差不足1度,動態(tài)條件下,最大絕對偏差為1.893度,能夠滿足項(xiàng)目要求。
【圖文】：

且價格低廉，完全滿足項(xiàng)目需求。MPU6050模塊實(shí)物如圖3-1所示。圖3-1 MPU6050模塊實(shí)物圖Figure 3-1 MPU6050 module

ESP8266EX實(shí)物如圖3-4所示。圖3-4 ESP8266EX實(shí)物圖Figure 3-4 Physical map of ESP8266EX3.1.6 ESP8266模塊簡介ESP8266模塊具有以下特點(diǎn)：(1)無線協(xié)議802.11b/g/n(2)內(nèi)置低功耗32位CPU；可以兼作應(yīng)用處理器(3)內(nèi)置10bit高精度ADC(4)內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧(5)支持STA/AP/STA+AP工作模式(6)深度睡眠保持電流為10 uA,關(guān)斷電流小干5 uA(7)2 ms之內(nèi)喚醒、連接并傳遞數(shù)據(jù)包(8)待機(jī)狀態(tài)消耗功率小干1.0 mWWIFI模塊通過UART方式和STC80C52單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時WIFI模塊利
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S126

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2667994