本文關(guān)鍵詞：基于MEMS加速度計和陀螺儀的傾角測量系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)今,微機(jī)電系統(tǒng)的不斷發(fā)展帶動了諸如加速度計、陀螺儀等元件的相關(guān)應(yīng)用,越來越多的學(xué)者致力于與其相關(guān)的研究中。在許多應(yīng)用中,比如空間飛行器的慣性測量系統(tǒng)、設(shè)備安裝以及建筑、路面、港口等工程機(jī)械領(lǐng)域都需要進(jìn)行傾角的測量,雖然傾角傳感器的測量精度較高,但價格比較昂貴,相對來說,微加速計和微陀螺儀的成本就低的多,且體積微小,穩(wěn)定性和可靠性方面也較高,因此使用微加速計和微陀螺儀來組成傾角測量系統(tǒng)存在一定的優(yōu)勢。大多數(shù)研究僅使用微加速計進(jìn)行傾角測量的構(gòu)建,但由于加速計在高速運動過程中會受到運動加速度的影響,從而對角度的測量產(chǎn)生誤差；另一方面,如果單獨使用陀螺儀進(jìn)行角度測量,雖然陀螺儀在高速運動中測量精度較高,但最終要得到的角度是將陀螺儀測量的角速度通過積分運算獲取,在這過程中,誤差便會因為陀螺儀的漂移而不斷累積,因此將加速計和陀螺儀進(jìn)行融合獲取角度值是有必要的。鑒于此,本研究首先從“均值、標(biāo)準(zhǔn)差和極差值"方面分析、比較互補濾波器、梯度下降法和卡爾曼濾波器這幾種常用的融合方法的精確度,最終確定使用精確度最高的互補濾波器,將其應(yīng)用于加速計信號和陀螺儀信號的融合。最終,提出了一個低成本的、高精度的傾角檢測系統(tǒng),使用ADuC7020型號的微控制器負(fù)責(zé)處理慣性感測器測量到的信號,這是其中最重要的一環(huán),負(fù)責(zé)讀取傳感器的信號,對傳感器初始化、校準(zhǔn),將加速度信號和角速度信號通過互補濾波器進(jìn)行融合從而獲取高精度的傾角信息等等。其中所使用的慣性感測器為型號MPU9150的三軸加速度計和三軸陀螺儀,負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù),微控制器處理數(shù)據(jù)之后再將最后計算得到的角度通過Bluetooth無線傳輸發(fā)送到PC端(通過MFC編程實現(xiàn)的圖形化界面)進(jìn)行顯示。
【關(guān)鍵詞】：微機(jī)電系統(tǒng) 加速度計 陀螺儀 信息融合 傾角檢測
【學(xué)位授予單位】：浙江工商大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH712
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 研究背景8-12
• 1.2 研究意義12-13
• 1.3 本文的主要工作內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 第二章 加速度計在帕金森震顫上的應(yīng)用研究15-23
• 2.1 數(shù)據(jù)收集模塊16
• 2.2 數(shù)據(jù)處理模塊16-19
• 2.2.1 嚴(yán)重度判斷17
• 2.2.2 濾波17-18
• 2.2.3 震顫的變異度18-19
• 2.3 數(shù)據(jù)顯示模塊19-20
• 2.4 帕金森震顫監(jiān)測系統(tǒng)的整體架構(gòu)20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 融合算法23-34
• 3.1 互補濾波法23-26
• 3.2 梯度下降法26-29
• 3.3 卡爾曼濾波法29-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第四章 實驗驗證34-56
• 4.1 實驗?zāi)康?/span>34
• 4.2 濾波方法介紹34-39
• 4.2.1 特沃斯低通濾波34-35
• 4.2.2 FIR低通濾波器35-36
• 4.2.3 移動平均濾波36-37
• 4.2.4 中值濾波37
• 4.2.5 濾波方法選擇和相關(guān)參數(shù)設(shè)定37-39
• 4.3 實驗過程39-42
• 4.4 實驗結(jié)果分析42-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第五章 系統(tǒng)設(shè)計56-67
• 5.1 傳感器模塊56-58
• 5.2 微控制器模塊58-59
• 5.3 接收模塊59-61
• 5.4 整體架構(gòu)61-66
• 5.4.1 系統(tǒng)流程61-64
• 5.4.2 運行時間64-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-70
• 6.1 總結(jié)67-69
• 6.2 展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加的科研工作74-75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉凌云;趙鵬宇;弓美桃;;基于MATLAB的低通巴特沃斯濾波器仿真[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2013年02期

2 馮智勇;曾瀚;張力;趙亦欣;黃偉;;基于陀螺儀及加速度計信號融合的姿態(tài)角度測量[J];西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年04期

  本文關(guān)鍵詞：基于MEMS加速度計和陀螺儀的傾角測量系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：298813