本文關(guān)鍵詞：基于MEMS傳感器陣列式運動信息獲取系統(tǒng)的設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,物體運動姿態(tài)測量、運動軌跡檢測在軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域有著普遍的應(yīng)用。由于極大降低導(dǎo)航系統(tǒng)成本、功耗和體積,MEMS慣性器件克服了GPS和圖像視覺技術(shù)復(fù)雜的外部條件,而且MEMS慣性器件具有獨立性和自主性、不受其他任何設(shè)備的影響的優(yōu)點。運動信息的獲取包括加速度和角速度,例如彈道檢測、炮管振動檢測、人體動作識別,我們往往需要多個節(jié)點、并且較長時間的信息量,因此如何完成陣列式傳感器數(shù)據(jù)的傳輸和保存是本文主要研究的問題。在獲取運動信息后,對陣列式傳感器運動信息解算原理的研究和對傳感器的誤差標定是本文研究的另一個內(nèi)容。針對復(fù)雜的物體運動狀態(tài)檢測,本文提出一種能夠同時滿足陣列式、小體積、長時間、大容量的物體運動檢測系統(tǒng)的設(shè)計。本系統(tǒng)可同時采集32個節(jié)點運動信息,可以獲取物體長時間完整的運動參數(shù),同時通過基于FPGA的SOPC(片上系統(tǒng))控制NAND FLASH存儲陣列,以實現(xiàn)小體積、大容量的嵌入式數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。本文中的微慣性組合選取MPU6050,通過分析微慣性測量組合的誤差模型,對微慣性測量組合在不同姿態(tài)下的測試結(jié)果進行橢球擬合,快速得到全部標定參數(shù),進而求得傳感器的零位、靈敏度、非正交誤差角對MIMU的輸出進行補償。該方式能在沒有精密標定儀器的條件下現(xiàn)場標定,操作簡便、快速。將陣列式傳感器貼在身體的不同位置,在跑步狀態(tài)下進行信息采集,發(fā)現(xiàn)不同位置的加速度值和角速度值的變化是不一樣的,從而驗證了傳感器陣列式運動信息獲取系統(tǒng)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：MEMS 陣列式 存儲模塊 誤差標定
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-14
• 1.2.1 MEMS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-11
• 1.2.2 運動檢測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 存儲技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排14-16
• 2 陣列式MEMS傳感器運動信息解算原理16-24
• 2.1 慣性測量系統(tǒng)工作原理16
• 2.2 坐標系及其轉(zhuǎn)換關(guān)系16-18
• 2.2.1 坐標系定義16-17
• 2.2.2 坐標系轉(zhuǎn)換17-18
• 2.3 姿態(tài)矩陣的即時修正算法18-21
• 2.3.1 四元數(shù)法18-21
• 2.3.2 初始姿態(tài)角的確定21
• 2.4 空間運動軌跡模型建立21-23
• 2.4.1 積分算法21-22
• 2.4.2 坐標轉(zhuǎn)換與重力加速度濾除22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 陣列式姿態(tài)信息獲取系統(tǒng)的構(gòu)建24-38
• 3.1 系統(tǒng)總體構(gòu)思24-27
• 3.1.1 采集存儲系統(tǒng)整體設(shè)計24
• 3.1.2 基于SOPC的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計24-27
• 3.2 MEMS傳感器陣列設(shè)計27-30
• 3.2.1 慣性傳感器的選型27-28
• 3.2.2 32路MEMS陣列節(jié)點的設(shè)計28-30
• 3.3 存儲速度與數(shù)據(jù)FIFO的構(gòu)建30-32
• 3.4 32路陣列式傳感器數(shù)據(jù)的傳輸32-34
• 3.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計34-37
• 3.5.1 軟件總體設(shè)計34
• 3.5.2 USB讀寫邏輯設(shè)計34-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 4 傳感器誤差分析與補償38-50
• 4.1 MIMU傳感器誤差模型38-40
• 4.2 基于橢球擬合法的傳感器誤差校準40-43
• 4.3 傳感器標定實驗43-44
• 4.4 小波變換降噪分析44-49
• 4.4.1 小波去噪基本原理的研究45-47
• 4.4.2 傳感器降噪試驗47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 5 系統(tǒng)測試結(jié)果與分析50-56
• 5.1 PC機端上位機技術(shù)50-52
• 5.2 FLASH數(shù)據(jù)管理分析52
• 5.3 陣列式系統(tǒng)可靠性分析52-56
• 6 結(jié)束語56-58
• 參考文獻58-62
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文62-63
• 致謝63-64

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉興川;張盛;李麗哲;林孝康;;基于四元數(shù)的MARG傳感器姿態(tài)測量算法[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年05期

2 同曉榮;;異步FIFO設(shè)計[J];河南科學(xué);2012年01期

3 李鵬飛;肖金壯;王洪瑞;;馬運動軌跡復(fù)現(xiàn)方法及其應(yīng)用研究[J];微型機與應(yīng)用;2011年21期

4 陳建新;卜翔;王榮;劉杰;章韻;金仙力;;基于MEMS加速度的三維無線鼠標設(shè)計與實現(xiàn)[J];無線互聯(lián)科技;2011年08期

5 朱國忠;韋彩虹;潘敏;;基于三維加速度傳感器的人體運動能耗檢測算法的研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2011年08期

6 李曉丹;肖明;曾莉;;人體動作捕捉技術(shù)綜述以及一種新的動作捕捉方案陳述[J];中國西部科技;2011年15期

7 蒲南江;張丕狀;張娟娟;高磊;胡洋;;大容量高速數(shù)據(jù)存儲與地址管理方法[J];計算機測量與控制;2011年05期

8 崔敏;馬鐵華;段精婧;范錦彪;;基于磁強計和陀螺的彈箭飛行姿態(tài)測試方法[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2010年06期

9 郭訪社;于云峰;劉書盼;仝浩;郝福建;;捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)姿態(tài)算法研究[J];航天控制;2010年01期

10 曹玉珍;蔡偉超;程e

本文編號：305035