一种姿态测量系统的FPGA和DSP设计与实现

为了实现对某弹载系统的姿态测量,提出一种基于FPGA+DSP的姿态测量系统的设计.系统采用FPGA作为逻辑控制核心,完成对MEMS传感器输出的陀螺加表数据的采集,并通过EMIF接口完成与DSP的数据通信.DSP完成对姿态信息的解算,并由FPGA通过RS422接口将更新后的姿态信息上传至上位机.系统选用地理坐标系作为导航...     

基于磁传感器组合的运动物体姿态解算

姿态参数的测试是运动物体测试过程中的重要指标。针对角速度陀螺仪在高速运动中姿态角的测量误差较大,提出了基于加速度和线圈式磁传感器的姿态测量组合。线圈式磁传感器的输出值包含了载体的转速和角速度信息的综合,求出载体的角速度信息,通过扩展的全姿态四元数算法进行数据融合和姿态解算。在三轴转台上进行半实物的仿真实验,验证算法的正确性,在解算过程中无须知道当地磁场大小,方法简单易行。     

外骨骼机器人人体姿态解算算法研究

外骨骼机器人的人机协同控制因其自身特点,具有较大难度。目前,虚拟力矩控制是一种较为常见的控制方式,但其基于物理特性以及运动学参数预测人机作用力的原理决定了该方法必须依靠极其精确的惯性系参数预测才能实现(假设系统关节处无摩擦),大量的系统动力学方程运算也给控制器带来了较大负担。针对该问题提出了一种基于位置随动的控制算法,通过在人机接触点直接引入激光流式间距传感器测量人机(外骨骼)间距信息,结合外骨骼姿态信息计算由人体各关节角度构成的人体姿态,作为外骨骼随动的目标值,进而计算人体末端位置,最终解算出能达到同样末端位置的外骨骼姿态。该方法具有运算量下、稳定性好、控制精度高等特点。     

基于梯度下降的自适应姿态融合算法

针对第一代帆船姿态测量系统中采用的自适应卡尔曼滤波算法作用范围有限、动态性能较差等缺陷,基于微机电系统(MEMS)惯性传感器与梯度下降姿态融合算法提出了两种自适应方法,分别根据当前时刻之前N个采样点的平均运动加速度与加速度的变化量设计自适应控制因子,得到稳定的动态梯度下降步长。实验结果表明:两种算法性能均优于自适应卡尔曼滤波与单点加速度抑制法,其中,基于加速度增量的控制算法更加符合高速运动状态下加速度剧烈变化的实际规律,测量性能达到最优,符合海面帆船运动船体姿态测量的实际需求。     

基于多传感器的智能车辆姿态解算方法

针对智能车辆主动环境感知的需求,提出了一种采用三轴加速度计、三轴磁强计和三轴陀螺仪组合进行车辆姿态解算的方法.首先以旋转矢量法为陀螺仪的车辆姿态解算方法,作为扩展卡尔曼滤波的状态方程,用于车辆姿态的预测;其次以高斯牛顿法为加速度计和磁强计的车辆姿态解算方法,作为扩展卡尔曼滤波的观测方程,用于车辆姿态校正;然后在此基础上构建扩展卡尔曼滤波传播方程,采用扩展卡尔曼滤波进行多传感器信息融合,得到车辆的姿态解算结果;最后通过构建实车测试环境对解算方法有效性进行验证.实验结果表明,通过基于多传感器的车辆姿态解算方法解算得到的车辆姿态角稳定、准确,能够满足智能车辆行为参数估计的实际需求.     

基于 DSP 的嵌入式软件测试方法

基于DSP的嵌入式系统因为其优异的高效性和实时性,在通信、军事、航空等多个领域得到了广泛应用。然而,由于嵌入式软件的硬件环境复杂等特点,一直缺乏行之有效的测试方法和工具。本文深入分析基于DSP的嵌入式软件的测试方法,并以软件测试工具LDRA Testbed为例,详细介绍基于DSP的嵌入式软件测试的一般方法,最后使用软件测试工具LDRA Testbed验证测试方法的有效性。     

基于激光测距传感器校正四旋翼飞行器姿态的室内组合导航

摘 要：为了提高室内环境下四旋翼飞行器的姿态解算精度,提出一种基于激光测距传感器校正四旋翼飞行器姿态的室内组合导航。首先从搭载激光测距传感器的四旋翼飞行器的运动模型出发,采用三角函数方法求解飞行器的姿态角参数,通过对其微分获得角速度数据。其次,将惯性系统中经过互补滤波融合后的陀螺仪、加速度计及磁力计的角速度作为观测量,再应用扩展卡尔曼滤波将惯性系统数据与激光测距传感器获得的角速度数据融合,对旋转矩阵中的误差进行修正。最后验证组合导航的有效性,用带有激光测距传感器及惯性系统的开发板依次进行静态、水平滑动和动态测试,实验测试表明：这种组合导航融合策略使姿态检测系统静态特性和水平滑动特性均有所提高,5s内,静态误差控制在0.05度以内,水平滑动误差控制在7度;在静态时能够抑制姿态角漂移和滤除噪声,在动态时能够快速跟踪姿态的变化,提高了姿态角的解算精度。     

弹丸姿态解算方法研究

研究弹丸轨道优化问题,为提高有效命中率,对解算方法都需要确定有效的初值,以往设定初值时存在一定的盲目性,往往解算出来的值与方程组的最优解存在较大误差,需要多次校对才能得到较准确的解,无疑加大了工作量.针对上述问题,采用方向余弦法,利用三轴磁阻传感器测量地磁场在弹体坐标系三轴上的分量,通过Matlab仿真分析了初值设定对解算结果的影响,提出了一种通过逐步缩小初值范围提高解算精度的方法,使姿态解算误差可控制在0.3°以内,计算量也有了较大的减少.     

基于MEMS的运动体姿态角度测量系统设计与实现

为了使姿态测量得到更为广泛的应用,应用MPU-6050惯性测量模块设计了一款运动体姿态角度测量系统.硬件设计主要包括微处理器控制模块、惯性测量模块、串口通信模块等;软件设计主要介绍了姿态解算的原理、四元数姿态解算算法,以及系统软件工作流程等;系统微处理器模块选用STM32F 103C8T6,采用RS232接口与PC机进行交互通信并通过三轴转台进行系统测试.测试结果表明,系统对运动体姿态角度的检测具有较好的测量效果,测量角度较为准确,适用于大多数运动体姿态的测量,系统性价比较高,性能稳定性较好,具有较高的实用价值.     

基于特征匹配的单目相机姿态解算

本文采用了一种基于AKAZE特征检测和PnP算法的单目视觉测量方法对相机的相对姿态进行解算,用于快速准确地确定空间中两个目标间的位姿关系.采集合作目标的模板图像,提取附加到合作目标上的4个特征点的像素坐标,利用AKAZE关键点对模板图像和待测图像进行匹配并计算映射矩阵,通过映射矩阵得到4个特征点在待测图像中的像素坐标,然后结合合作目标的尺寸信息求解基于4个共面特征点的PnP问题,解算相机与合作目标的相对位置.实验分析表明该方法计算的实时图像相机位姿与真实结果接近,验证了本文方法的有效性.     

基于Zlib和DSP的传感器数据压缩方法的研究

针对传感器数据在分组传输环境下的特点和要求,提出改进型的Zlib算法,实现对数据的分包无损压缩并能够独立解压,同时将优化压缩程序移植到DSP F2812。以测井传感器数据进行验证,实验结果表明,该方法保持了良好的压缩效果,而且具有抗误码和丢包容错的能力。     

基于DSP的变体机翼测控系统研究

针对一种形状记忆合金(SMA)驱动的变体机翼结构,设计了基于32位定点数字信号处理器(DSP)芯片TMS320F2812的测控系统.提出了一种测量与控制机翼偏转角度的方法,通过硬件设计和软件设计,结合DSP开发调试环境,进行了机翼结构单关节偏转角度控制实验,实验结果表明:控制效果较好,基本能达到控制要求,并为以后机翼的...     

基于导航接收机的DSP外设存储器行进测试技术

针对电子系统中存储器的静态非链接故障,提出一种基于字的行进测试方法,用于检测所有的SAF、TF、AF、SOF、CFin、CFid、CFst故障。解析分析表明,该方法不仅能够检测出March-CW遗漏的<;>故障,而且在相同故障检测能力下,其运算量降为(11N+5v)/u+2N,优于M111的11N和March-17N的17N/u+10N(其中,N是存储器的字数,每个字为u比特,u=2v)。将该方法应用于某高端导航接收机DSP外设存储器故障实时检测,可以在数秒内完成兆字节容量的存储器测试。     

基于CPLD译码的DSP二次Bootloader方法

以实际项目开发为背景,介绍了一种基于CPLD译码的TITMS320VC55x系列DSP大程序的二次引导方法。阐述了DSP与CPLD以及Flash存储器之间的硬件接口电路设计及二次Bootloader方法的实现,给出了CPLD译码的VHDL代码。实验证明,利用CPLD的快速译码实现的DSP二次Bootloader方法,接口简单、编程方便、有较强的通用性和可靠性。     

基于DSP的数字航姿模拟器设计

航姿模拟器是在对机栽设备进行地面测试时用来仿真飞机航姿信号的专门设备。传统航姿模拟器通用性差、控制精度低且不易与自动测试系统（ATE）接口。为此设计了基于DSP的数字航姿模拟器。该模拟器能同时输出航向、横滚及俯仰信号，可与计算机接口或直接嵌入自动测试系统，具有跟踪速度快、精度高、控制简单等特点。该模拟器在某型机载雷达ATE中获得应用。     

基于DSP的光纤液位测量数据处理方法

针对光纤液位传感器输出特性,基于数字信号处理器(DSP)技术,研究了高精度光纤液位测量数据的软件处理方法。提出了疏失误差的剔除、数字滤波和非线性拟合相结合的实时数据处理方法,采用TMS320C6711芯片,设计了光电转换器,给出软件实现流程。实验表明:该方法简化了设计,提高了传感器的测量精度和通用性,有利于工程的实际应用。     

基于DSP平台高性能控制系统与方法研究

基于DSP平台的高性能控制系统由DSP主控板,电机驱动电路板和电源板三个主要部分组成.文中详细说明了系统结构图,叙述了数字输入数字输出电路的组成,给出了模拟输入电路设计原理以及模拟量输入通道控制电路图.在基于DSP的控制系统设计中考虑了故障处理电路.故障处理电路包括过流保护电路和三相不平衡保护电路.阐述了光电编码器接口电路设计思想和接口电路图.实现了对于给定转速的电机运行状态显示.解决了获取转速信息,通过A／D检测电压电流,实现控制算法等关键问题.     

基于DSP的DTMF拨号音解码器

DTMF拨号音的识别在通信领域有着重要的地位和作用。从基本概念着手,阐述了DTMF的编码、检测及解码原理,介绍了一种基于TMS320C5402实现对通话数据中DTMF拨号音进行检测和解码的方法。在性能分析的基础上得出了实际应用中很好的检测效果。     

基于虚拟仪器的某型导弹测试系统设计

某型导弹在研发过程中,需要进行大量的数据测试、存储和分析。采用虚拟仪器技术来组成测试系统,可以大大地简化系统的设计,减小系统的体积和重量,缩短研制周期,灵活配置系统的功能。选用美国NI公司的虚拟仪器产品,构建了基于PXI总线的某型导弹通用测试平台。它能够完成多路模拟信号、数字信号、总线信号、图像信号的采集与测试,并能与被测产品进行异步通信。该测试系统已经投入使用,结果表明,测试系统设计合理、运行稳定、测试准确、使用方便,取得了满意的效果。     

基于DSP的光纤电压传感器的设计

为了克服传统电压传感器的稳定性差和精度低的缺点,提出了一种新型基于DSP的光纤电压传感器设计方式,并对其工作原理及特性进行了分析和讨论。应用双光路补偿和软件补偿法相结合的方法来减小温度对系统的影响,实验结果表明:新型光纤电压传感器的精度已达到0.1%。