近年來,隨著工業(yè)生產(chǎn)信息化、自動化和智能化的快速發(fā)展,開展新一代的信息技術與工業(yè)裝備融合的智能設備和工程應用需求越來越大。面向智能化發(fā)展的需求,本文針對GPS與慣性器件進行姿態(tài)測量的優(yōu)缺點,搭建了以車輛為載體的GPS與慣性器件組合測姿平臺,實現(xiàn)了在靜,動態(tài)條件下可以穩(wěn)定輸出車輛的姿態(tài)信息的功能。為工程應用中車輛的智能化,自動化提供一種技術支持。論文主要在以下幾個方面做了研究:1、首先對兩種導航系統(tǒng)組成及原理分別進行了研究,介紹了測量過程中常用的坐標系及相互轉換關系,并分別研究推導了通過GPS與慣性單元進行姿態(tài)測量的方法以及相關方程。2、根據(jù)測姿原理利用GPS與慣性器件獨自進行了姿態(tài)測量試驗,針對GPS與慣性導航各自姿態(tài)測量的優(yōu)缺點,應用卡爾曼濾波進行數(shù)據(jù)融合確定了GPS與慣導組合測姿系統(tǒng)的整體技術方案。3、根據(jù)組合測姿系統(tǒng)實現(xiàn)功能要求進行了硬件的選型,電源電路的設計,軟件的流程設計編程。最后選用雙天線GPS與慣性器件MPU9250搭建了GPS與慣性器件測姿系統(tǒng)的硬件平臺,并對所用的硬件與軟件進行了調試。4、最后針對本課題設計的GPS與慣性器件組合導航姿態(tài)測量系統(tǒng)對試驗小車的靜態(tài)測姿實驗和動態(tài)測姿實驗進行了功能測試。通過實驗結果顯示本論文設計的組合測姿系統(tǒng)有較好的可靠性并能保障應用于工程車輛的測量精度。
【學位單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU603
【部分圖文】：

圖 2.1 姿態(tài)角定義Fig 2.1 Attitude angle definition2.1.2 姿態(tài)角的解算方法利用慣性器件對載體的姿態(tài)角度進行測量，其中陀螺儀可以測得載體在坐標系中三個方向的角速率，再分別對其進行積分便可以得到載體在這一時刻下的不同姿態(tài)角。使用陀螺儀測姿具有完全自主，全天候，不受外界環(huán)境影響，數(shù)據(jù)采樣快等優(yōu)點。其測姿原理如下圖 2.2 所示。

工程車輛的姿態(tài)檢測研究圖 2.1 姿態(tài)角定義Fig 2.1 Attitude angle definition算方法件對載體的姿態(tài)角度進行測量，其中陀螺儀可以測得載體在，再分別對其進行積分便可以得到載體在這一時刻下的不同有完全自主，全天候，不受外界環(huán)境影響，數(shù)據(jù)采樣快等優(yōu) 所示。

第二章 GPS 與慣性器件姿態(tài)測量研究單獨使用時只適用于短時間導航測量應用。.3 慣性器件的姿態(tài)測量結合上文中介紹的慣性導航測姿原理，論文選用了實驗室有的 MPU9250 模塊，學校北操場單獨進行姿態(tài)的測試。MPU9250 是 Invensense 公司第二代九軸組合傳感器，具有三個16位陀螺儀 AD，三個16位加速度 AD 輸出，并且提供 IIC 數(shù)據(jù)傳輸，可直接輸出全部數(shù)據(jù)，給開全量程的可編程陀螺儀，加速度計量程選擇[32]。相比于上一代傳感器，具有更強的和更低的功耗，適用于要求尺寸較小，功耗較小的系統(tǒng)集成。姿態(tài)角度測試結果如下圖 2.3、圖 2.4 與圖 2.5 所示。
【參考文獻】

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本文編號：2869335