基于STM32F103的运动解析系统

发布时间：2017-04-26 11:00

  本文关键词：基于STM32F103的运动解析系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：MEMS，也就是微机电系统(Microelectro Mechanical Systems)，它以微电子技术为基础，MEMS是一个多学科交叉的前沿研究领域。经过了几十年的快速发展，，MEMS已成为举世瞩目的科学技术领域之一。它涉及到多种学科，比如电子、机械、生物学、医学等，其应用前景及其广阔。 论文首先介绍了MEMS的定义，特点以及其发展史。然后提出本文所研究的一种MEMS运动传感器，这种运动传感器具有体积小、功耗低、重量轻、高精度等优点。传统的捕捉与分析人体步态的方法是使用高速图形信号处理设施，但由于设备比较大且移动不方便，这种方法只适合在实验室中使用，同时，这种设备造价比较昂贵。相比而言，本文提出的无线MEMS运动传感器体积很小，方便穿戴在人体各个部位，而且可以适用于各种复杂的环境。 论文的主要部分分为两部分，第一部分就是MEMS无线运动传感器硬件系统的介绍，一部分是软件系统的介绍。硬件部分主要介绍了各个模块的电路原理图以及其功能。同时也介绍了相关芯片、模块的选取。软件系统分下位机软件和上位机软件。下位机软件的功能主要是采集9个通道(三轴的加速度，三轴的角速度，三轴的磁场强度)的信号，将这些信号经过一些简单的校准和处理后发送至WIFI模块。上位机软件就负责读取下位机发送过来的数据，读到以后，对这些数据进行算法处理，主要包括对原始数据的标定、校准，四元数的计算以及姿态角的计算。 在计算物体运动的姿态角时，本文采用了四元数算法，并与卡尔曼滤波结合在一起。同时采用加速度以及磁场强度抑制陀螺仪的漂移。这种方法使得最终结果更加稳定、准确。
【关键词】：MEMS 运动传感器 WIFI模块 姿态角 四元数 卡尔曼滤波
【学位授予单位】：江西科技师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH-39;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 MEMS 的定义和特点9
• 1.2 MEMS 的发展史9-15
• 1.3 MEMS 运动传感器研究的背景15-16
• 1.4 本文主要研究内容及安排16-17
• 第2章 硬件系统介绍17-35
• 2.1 硬件结构17-18
• 2.2 主要芯片及模块的选用18-28
• 2.2.1 运动处理组件 MPU605018-23
• 2.2.2 磁力计23-25
• 2.2.3 微处理器25-27
• 2.2.4 WIFI 模块27-28
• 2.3 电路原理介绍28-34
• 2.3.1 电源部分电路28-31
• 2.3.2 MPU6050 部分电路31-32
• 2.3.3 HMC5883L 部分电路32-33
• 2.3.4 微处理器部分电路33-34
• 2.4 运动传感器实物34-35
• 第3章 软件介绍35-63
• 3.1 下位机软件流程35-37
• 3.2 上位机软件工作流程37-61
• 3.2.1 发送命令以及数据读取39-41
• 3.2.2 数据转换和坐标变换41-44
• 3.2.3 角速度温度补偿44-46
• 3.2.4 加速度温度补偿46-47
• 3.2.5 加速度参数标定47-50
• 3.2.6 磁场强度参数标定50-54
• 3.2.7 四元数的计算54-60
• 3.2.7.1 四元数的介绍54-55
• 3.2.7.2 卡尔曼滤波算法55-58
• 3.2.7.3 四元数推导计算58-60
• 3.2.8 三维姿态角的计算60-61
• 3.3 本章小结61-63
• 第4章 实验分析63-67
• 第5章 全文总结与展望67-68
• 5.1 主要研究成果和创新点67
• 5.2 未来工作展望67-68
• 参考文献68-71
• 攻读学位期间的研究成果71-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：328280