本文關(guān)鍵詞：基于MEMS傳感器陣列式運(yùn)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(yùn)動姿態(tài)測量、運(yùn)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(yùn)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(yùn)動信息后,對陣列式傳感器運(yùn)動信息解算原理的研究和對傳感器的誤差標(biāo)定是本文研究的另一個內(nèi)容。針對復(fù)雜的物體運(yùn)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(yùn)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(yùn)動信息,可以獲取物體長時間完整的運(yùn)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(jìn)行橢球擬合,快速得到全部標(biāo)定參數(shù),進(jìn)而求得傳感器的零位、靈敏度、非正交誤差角對MIMU的輸出進(jìn)行補(bǔ)償。該方式能在沒有精密標(biāo)定儀器的條件下現(xiàn)場標(biāo)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(jìn)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(yùn)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(biāo)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(yùn)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(yùn)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(biāo)系及其轉(zhuǎn)換關(guān)系16-18
• 2.2.1 坐標(biāo)系定義16-17
• 2.2.2 坐標(biāo)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(yùn)動軌跡模型建立21-23
• 2.4.1 積分算法21-22
• 2.4.2 坐標(biāo)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(bǔ)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(zhǔn)40-43
• 4.3 傳感器標(biāo)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(jī)端上位機(jī)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(xiàn)58-62
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文62-63
• 致謝63-64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：305035