車輛姿態(tài)是車輛控制所需的重要參數(shù),其測(cè)量方法、測(cè)量精度與測(cè)量系統(tǒng)的性能和成本密切相關(guān)。隨著微處理器技術(shù)與新型傳感器技術(shù)的發(fā)展,利用加速度計(jì)、磁阻傳感器和ARM微處理器構(gòu)成基于地球磁場(chǎng)和重力場(chǎng)的捷聯(lián)式姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng),已成為許多載體姿態(tài)測(cè)量的首選。同時(shí)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)住地理勘探、石油甲臺(tái)鉆井和機(jī)器人控制方血也有著廣泛的應(yīng)用。 本文研究設(shè)計(jì)了一款基于ARM處理器的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng),在保證體積、成本和實(shí)時(shí)性的前提下,完成載體姿態(tài)角的準(zhǔn)確測(cè)量。采用Honeywell公刊的3軸磁阻傳感器HMC1021/1022和ADI公司的2軸加速度計(jì)ADXL202以及S3C44BOX ARM7微處理器構(gòu)建捷聯(lián)式姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)。磁阻傳感器和加速度計(jì)分別感應(yīng)地球磁場(chǎng)和重力場(chǎng)信號(hào),微處理器對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理和誤差補(bǔ)償后,解算出的姿念角,最后由LCD顯示或者通過串行通訊接口輸出到上位機(jī),實(shí)現(xiàn)姿態(tài)角的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量。 本文詳細(xì)介紹了基于地球磁場(chǎng)和重力場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行姿態(tài)測(cè)量的原理,推導(dǎo)了方向角、俯仰角和橫滾角求解的數(shù)學(xué)模型。完成了姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了包括:uC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的移植、加速度數(shù)據(jù)采集、地球磁場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和姿態(tài)角解算等系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì),最后對(duì)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果給出了誤差分析,添加了數(shù)字濾波、橢圓效應(yīng)校正等算法來補(bǔ)償誤差,從而有效提高了系統(tǒng)測(cè)量精度。
標(biāo)簽:
ARM
姿態(tài)測(cè)量
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間:
2013-07-20
上傳用戶:jkhjkh1982