書法是一種黑白構(gòu)成的漢字書寫藝術(shù),和繪畫并列中國美術(shù)之首,是中華民族傳統(tǒng)文化的符號代表,是世界上唯一以文字為藝術(shù)載體的東方藝術(shù)瑰寶。結(jié)合電子技術(shù),將書法創(chuàng)作進行數(shù)字化對深入了解書法、傳承書法具有重要意義。書法創(chuàng)作過程的數(shù)字化包括筆、墨、紙、硯等多個環(huán)節(jié)的數(shù)字化,其中對于毛筆的數(shù)字化包括筆頭和筆桿的數(shù)字化。為了研究毛筆筆桿的運動與毛筆筆劃的關(guān)系,實現(xiàn)將毛筆數(shù)字化的目標(biāo),本文基于慣性傳感器采集的筆桿慣性數(shù)據(jù),重構(gòu)筆桿運動軌跡。本文主設(shè)計制作了電子毛筆硬件和對應(yīng)的慣性數(shù)據(jù)采集軟件。電子毛筆是將慣性導(dǎo)航模塊固定在筆桿上,記錄筆桿運動對應(yīng)的慣性數(shù)據(jù),通過藍(lán)牙模塊發(fā)送,利用上位機中的數(shù)據(jù)采集軟件記錄數(shù)據(jù),在上位機中利用記錄的慣性數(shù)據(jù)和捷聯(lián)慣性導(dǎo)航原理重構(gòu)筆桿運動軌跡。其中慣性數(shù)據(jù)包括三軸的加速度、角速度、磁力計數(shù)據(jù)。首先對慣性數(shù)據(jù)進行了預(yù)處理,包括剔除異常數(shù)據(jù)、橢球擬合、時間序列建模等方法,減小了測量數(shù)據(jù)的誤差。然后設(shè)計使用一個慣性傳感器的軌跡重構(gòu)方案,融合了加速度、角速度、磁力計九軸數(shù)據(jù)進行姿態(tài)解算,將零速檢測和卡爾曼濾波結(jié)合消除累計誤差,利用模擬數(shù)據(jù)和采集的數(shù)據(jù)進行軌跡重構(gòu)實驗。接著為了提高軌... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

載體坐標(biāo)系和參考坐標(biāo)系計算位置信息，就必須知道加速度測量值投影到參考坐標(biāo)系的值，這就需要得到

常用的數(shù)據(jù)采集方法有：立體八字、十般利用時間序列建模然后卡爾曼濾波實現(xiàn)[33]。要利用行時間序列建模。常用時間序列建模方法是 ARMA數(shù)為 0 時就變成了 AR 自回歸模型，當(dāng)自回歸系數(shù)建立時間序列模型后，利用時序模型建立卡爾曼濾性誤差的評價方法：Allan 方差。可以通過計算誤差觀察誤差補償效果。[34]量數(shù)據(jù)的誤差進行處理之前需要進行辨析陀螺儀的應(yīng)用于慣性測量器件的隨機誤差建模當(dāng)中。對陀螺儀分析，指的是將測量的角速度誤差信號，輸入到一組濾波器計算出方差，并使用雙對數(shù)坐標(biāo)圖進行顯示，非常普遍。Allan 方差計算方法如下：數(shù)據(jù)點，采樣時間為0t ，將 n (其 中n <N/2)個連續(xù)的示：

圖 2.6 Kalman 濾波流程框圖2.2.4 軌跡累計誤差為了認(rèn)識慣性導(dǎo)航誤差隨著時間累積的特性，設(shè)計模擬數(shù)據(jù)，平面的‘Z’形運動數(shù)據(jù)。除了靜止時刻，加速度數(shù)據(jù)幅值為 1，單位為21/ s ，角速度幅值為 0.2，單位為rad / s，磁力計數(shù)據(jù)模擬為歸一化數(shù)據(jù)，表示 x 軸對準(zhǔn)地磁北極。數(shù)據(jù)三個數(shù)據(jù)頻率 50，數(shù)據(jù)大小、方向如下圖所示：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]低成本IMU的多位置旋轉(zhuǎn)現(xiàn)場標(biāo)定方法[J]. 王堅,梁建,韓厚增.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2017(03)
[2]基于九軸MEMS定位系統(tǒng)誤差分析與補償算法研究[J]. 張港,朱勤翔,郭薇,楊曉輝.  傳感器與微系統(tǒng). 2016(06)
[3]基于橢球曲面擬合的三維磁羅盤誤差補償算法[J]. 朱建良,王興全,吳盤龍,薄煜明,張捷.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2012(05)
[4]信號預(yù)處理中錯點剔除方法的研究[J]. 賴素建,靳曉雄,彭為,何劍峰.  佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(03)
[5]陀螺隨機漂移時間序列建模方法研究[J]. 臧榮春,崔平遠(yuǎn).  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2005(08)
[6]四階龍格-庫塔法在捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)姿態(tài)解算中的應(yīng)用[J]. 張春慧,吳簡彤,何昆鵬,郭新偉.  聲學(xué)與電子工程. 2005(01)

碩士論文
[1]基于MEMS慣性傳感器的運動軌跡重構(gòu)技術(shù)研究[D]. 陳旭光.電子科技大學(xué) 2013
[2]基于MEMS傳感器的動作捕捉系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計[D]. 劉博.北京理工大學(xué) 2011



本文編號：2978620