本文選題：微小型飛行器 + MEMS傳感器��； 參考：《沈陽理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：伴隨著無人機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,對于定位技術(shù)精度的要求越來越高。目前使用最為普及的是GPS全球定位系統(tǒng),使用范圍廣,能夠?qū)崿F(xiàn)全球覆蓋。雖然GPS擁有眾多優(yōu)點,然而在室內(nèi)環(huán)境下由于建筑物吸收使得信號微弱,需要通過其他定位方案來實現(xiàn)室內(nèi)近距離三維定位�？紤]到MEMS傳感器的優(yōu)越性能,可以制定一種基于MEMS微慣性傳感器的室內(nèi)近距定位方案。該方案選取一款集成了三軸加速度計、三軸陀螺儀以及三軸磁場的GY-86模塊與搭載了ATMEGA2560處理芯片的ARDUINO開發(fā)套件,輔以超聲波測距儀和數(shù)據(jù)傳輸模塊,設(shè)計了一套能夠在室內(nèi)三維環(huán)境中對飛行器運動進(jìn)行跟蹤,并重建運動軌跡實現(xiàn)定位的硬件系統(tǒng)。根據(jù)經(jīng)典力學(xué)中牛頓第二定律的相關(guān)原理,通過傳感器采集飛行器運動過程中的加速度和姿態(tài)角數(shù)據(jù),先利用卡爾曼濾波器減小測量誤差,再通過二重積分和捷聯(lián)解算算法求得飛行器的位移和方向,實現(xiàn)室內(nèi)定位。在硬件實現(xiàn)方面,把微慣性傳感器采集的加速度與角加速度數(shù)據(jù)寫入到Micro SD卡中,然后再將存儲卡中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中,在上位機(jī)中使用MATLAB對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過對軟件程序?qū)\動軌跡進(jìn)行了重建。最后給出了部分設(shè)計程序并且對系統(tǒng)進(jìn)行了測試分析,實驗結(jié)果驗證了定位系統(tǒng)軟硬件主要模塊功能的正確性和可行性,提出了改進(jìn)措施并對來工作進(jìn)行了展望。
[Abstract]:With the rapid development of unmanned aerial vehicle (UAV) technology, the precision of positioning technology is becoming more and more high. GPS Global Positioning system (GPS) is the most widely used system, which can achieve global coverage. Although GPS has many advantages, in the indoor environment, the signal is weak due to the absorption of the building, so it is necessary to realize the indoor close-range 3D location by other positioning schemes. Considering the superior performance of MEMS sensor, an indoor close-range positioning scheme based on MEMS micro inertial sensor can be developed. This scheme selects a GY-86 module integrated with three-axis accelerometer, three-axis gyroscope and three-axis magnetic field, and a ARDUINO development kit with ATMEGA2560 processing chip, supplemented by ultrasonic rangefinder and data transmission module. A hardware system is designed to track the motion of the aircraft and reconstruct the track to realize the positioning in the indoor 3D environment. According to the related principle of Newton's second law in classical mechanics, the acceleration and attitude angle data of aircraft are collected by sensors, and the Kalman filter is used to reduce the measurement error. Then the displacement and direction of the aircraft are obtained by double integral and strapdown algorithm, and the indoor positioning is realized. In the aspect of hardware realization, the acceleration and angular acceleration data collected by micro inertial sensor are written into Micro SD card, then the data from memory card are transmitted to the host computer, and the data are processed by MATLAB in the upper computer. The motion track is reconstructed by the software program. Finally, part of the design program is given and the system is tested and analyzed. The experimental results verify the correctness and feasibility of the main functions of the hardware and software modules of the positioning system. The improvement measures are put forward and the future work is prospected.
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212

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本文編號：1866535