基于无线通讯的物体运动轨迹测量仪的设计

运动轨迹检测仪在行走距离估计、导航系统、人机交互等领域具有广泛的应用.该论文以STM32F103单片机、NRF24L01无线通讯模块、MPU-6050运动传感器、HMC5883电子罗盘、TFTLCD液晶屏等模块,设计一种可无线测量物体运动轨迹的仪器.通过运动传感器采集的加速度和偏转角度α,以及电子罗盘采集的偏转角度θ,利用无线模块传递采集数据,然后将数据进行角度修正,采用适当的数据融合算法,欧拉角法描述物体坐标系相对于地理坐标系的空间角位置关系,能精准计算物体每一时刻的速度和位移,然后通过液晶显示,可观察到物体每一时刻的运动状态.将获取的运动状态数据通过串口发送至PC机,用Matlab仿真软件获取物体的运动轨迹图形.     

基于无线通讯的物体运动轨迹测量仪的设计

运动轨迹检测仪在行走距离估计、导航系统、人机交互等领域具有广泛的应用.该论文以STM32F103单片机、NRF24L01无线通讯模块、MPU-6050运动传感器、HMC5883电子罗盘、TFTLCD液晶屏等模块,设计一种可无线测量物体运动轨迹的仪器.通过运动传感器采集的加速度和偏转角度α,以及电子罗盘采集的偏转角度θ,利用无线模块传递采集数据,然后将数据进行角度修正,采用适当的数据融合算法,欧拉角法描述物体坐标系相对于地理坐标系的空间角位置关系,能精准计算物体每一时刻的速度和位移,然后通过液晶显示,可观察到物体每一时刻的运动状态.将获取的运动状态数据通过串口发送至PC机,用Matlab仿真软件获取物体的运动轨迹图形.     

基于MEMS传感器的姿态检测系统

基于MEMS传感器设计了一种姿态检测系统,通过MEMS传感器获取角速度、加速度等信息,利用硬件对采集的数据进行滤波处理,实现目标物体运动过程中姿态角的测量。采用互补滤波对数据进行融合,有效消除了噪声干扰,提高了系统的检测精度。无线模块的应用实现了下位机与上位机的同步,实时显示目标物体的运动姿态。实验表明,该系统具有较高的测量精度及良好的实时显示效果。     

基于Visual C++的惯性导航数据采集系统

针对光纤陀螺惯性导航系统开发了一套基于VC平台的数据采集系统,包括串口通信、数据存储和实时显示3个主要功能模块.串口通信模块中利用Visual C++的MSComm控件实现了光纤陀螺惯性导航系统与PC机的串口通信;在数据存储和实时显示模块中实现了光纤陀螺惯性导航系统输出的加速度、角速度和姿态数据的自动存储与实时显示.该系统经过多次测试,性能稳定可靠,可用于工程实践中.     

GPS与INS组合的便携式轨道类游乐设施轨迹研究

为检测轨道类游乐设施运行速度和轨迹,利用安卓智能手机内置的惯性导航系统(INS)、卫星导航系统(GPS)进行轨道类游乐设施运行加速度、角速度等数据进行采集分析;采用捷联惯性导航系统,建立轨道类游乐设施轨迹姿态解算模型,以卡尔曼滤波器为基础,在Matlab软件中构建松耦合模式的组合导航系统,对INS输出的速度、位置数据进行校正;在试验场地对游乐设施数据进行采集并进行处理,基于UG NX二次开发实现轨道游乐设施姿态信息显示、轨迹拟合。实验结果验证了使用安卓智能手机内置的INS\GPS组合导航系统采集轨道类游乐设施数据、运行轨迹的可行性,弥补了轨道类游乐设施姿态和轨迹测量相关研究的不足。     

角速率传感器在潜标仪器姿态检测中的应用

本文介绍了一种ADIS16100角速率传感器在潜标海洋仪器姿态检测中的应用,进行了硬件设计和软件编程,该系统包括采集模块、存储模块、通讯模块和处理模块,通过数据的分析和处理,实现了海洋仪器姿态的可靠监测.     

基于压电陀螺的惯性测量单元设计及数据优化

采用低成本的压电陀螺和加速度计,运用高精度模/数转换模块和高性能数字信号处理器(DSP),在嵌入式系统内对传感器数据进行了采集和数据优化处理;运用基于快速小波变换的低阶卡尔曼滤波算法和多传感器数据动态融合算法对姿态测量数据进行了处理,优化了姿态角测量数据,为后续姿态测量精度的提高提供了基础。     

近地浮空器三维姿态校准的激光传递设计

浮空器由于长期空中作业,导致其装载的惯性导航系统输出姿态的积累误差越来越大,必须进行定期校准.针对这个问题,提出利用已校准精密惯性导航系统对浮空器进行姿态校准,其关键是测量两个基座固连坐标系之间的相对角度.对该相对角度测量系统进行了设计:地面激光发射装置发射经过磁光调制的线偏振光,接收装置采用CCD和光电二极管分别测量俯仰角、滚转角和偏航角.考虑强大气效应和激光远距离传输的影响,该系统三维相对角度的理论测量精度可达到10-4 rad,太空背景下的测量精度可提高两个数量级,对非接触物体间的相对姿态测量具有重要意义.     

基于STM32和μC/OS-II的离子源控制系统设计

为了提高离子源系统的集成度和操作便捷性,设计了一种基于嵌入式系统的电喷雾萃取电离源控制系统.在Cortex-M4内核的STM32平台上,通过TFTLCD液晶屏进行人机交互,实现对离子源空间位置参数调节、直流高压控制、加热控制、数据操作等功能.结果表明,该控制系统具有集成度高和操作简便的特点,对离子源的智能化发展具有重要参考价值.     

以ARM Cortex-M3为基础的STM32开发板的设计与实现

Cortex-M3A是ARM推出了新的产品,其在低成本、低功耗上具有很高的优势。本文对ARM Cotex-M3和STM32微控制器进行了研究,通过选择意法半导体STM32F开发板,对STM32的基本模块GPIO、RTC、USART、TFTLCD等的研究完成了相关设计,从而实现了万年历在液晶屏和PC端的显示,同时在液晶屏上实现了小容量的数码相册及图片的循环播放。     

高精度加速度计信号变换技术

针对捷联惯导系统加速度计信号采集的高精度要求,提出了一种采用I-F变换技术对加速度计进行高精度数据采集的方法,对其工作原理、构成及提高精度的方法等问题进行了分析和讨论。实验证明,该系统满足了捷联惯导系统的精度要求,具有普遍的实用价值。     

基于微服务架构的高精度室内外综合位置服务平台设计

给出了一种高精度、综合性位置服务平台设计方案,该方案将北斗高精度定位技术、惯性导航技术及融合室分UWB等技术相结合,采用微服务架构集成多种定位产品,集位置解算、电子围栏、路径导航、多源数据融合分析等多种服务为一体,可为用户提供服务弹性扩展、功能模块敏捷开发和快速发布,同时采用“边云融合”方式部署满足大容量并发处理承载能力,并在智慧港口领域进行了试点应用,验证了平台性能。积极探索5G与北斗技术的融合共建,助力产业互联网发展。     

水下机器人水质参数检测与异常校验系统

设计了一种水下机器人上的水质参数检测与异常校验系统.水下机器人利用声纳导航模块和搭载式惯性导航模块对当前时刻的速度、方位和深度进行定位测量.传感器检测模块测量机器人当前所处位置的水质参数,通过RS232接口传送到机器人内置微处理器.异常校验模块获取微处理器发送的传感器数据信息,利用小波变换检测信号的极值点,以确认系统运行是否存在故障.通过对小波变换的高频噪声设置阈值消除噪声干扰,以达到异常校验结果的精确度.无线通信网络将校验结果和水质参数发送到岸基设备.岸基设备将当前位置的水质参数与水下机器人航迹经纬度相匹配,形成水质经纬度分布数据.岸基设备安装有我们自主开发的Density Map软件,可直观地显示检测区域的水质参数/浓度经纬度分布图.通过在现场与传统水质参数仪对比实验测试,验证了系统设计的可行性以及水质参数测量结果的合理性.     

基于天通卫星的天线精确对星角度算法改进

基于板载惯导模块的高精确度接收机提供的定位信息和姿态信息,通过旋转坐标系的方法,推导出地理坐标系下天线对星角度,并对现有的天线对星数学模型进行改进,引入地球卯酉圈曲率半径和天线高度,提高了地理坐标系下天线指向角度的精确度。另外,引入姿态信息,建立载体坐标系下天线对星角度模型,减少载体姿态变化带来的影响。最后通过仿真实验表明,改进的算法在一定程度上提高了对星角度的精确度。     

基于RSSI和惯性导航的融合室内定位算法

针对目前对高精度室内定位算法的需求,提出一种基于接收信号强度识别（RSSI）和惯性导航的融合室内定位算法。基于无线传感网中ZigBee节点的RSSI值,采用位置指纹识别算法,对网络中的未知节点进行定位。结合惯性传感单元（IMU）提供的惯性数据,对RSSI定位结果进行融合修正。利用Kalman滤波器,采用状态方程描述待定位节点位置坐标的动态变化规律,从而实现一种以无线传感网络定位为主、IMU为辅的融合定位方法。仿真结果表明,提出的融合定位算法既能改善单独使用RSSI定位受环境干扰较大的问题,又能避免单独使用惯性导航带来的累积误差,极大地提高了定位精度。     

惯性组合导航系统中基于BRISK的快速景象匹配算法

针对景象匹配/惯性组合导航系统对景象匹配算法精确性、实时性和鲁棒性的要求,提出惯性组合导航用基于二进制鲁棒不变尺度关键点(BRISK)特征描述符的高精度快速景象匹配算法。首先,结合惯性导航的误差特性设置BRISK特征检测子及描述子参数,提取参考图和实测图的BRISK特征和描述符;然后,根据最近邻汉明距离准则获取匹配的BRISK特征点对;最后,利用RANSAC方法和最小二乘算法(LSA),求得位置和航向参数。实验结果表明,本算法具备亚pixel级精度、ms级实时性以及优越的抗噪声、抗光照变化和抗旋转尺度变换能力。     

依托稳定平台的惯性导航教学探索

为提升“惯性导航”在军工行业背景中的特色教学效果,教学组对“惯性导航技术”的课程教学方法进行实践性改革：突出陆用惯性技术教学模块,开发实验性教学案例模块;依托稳定平台拓展课程教学实践,将“小、中、大”型稳定平台设计控制与“双创”赛事结合。实践表明,该课程教学改革可有效促进本科生对专业知识的理解,提高实践能力和创新素养。