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毕业设计_基于MPU6050的INS惯性导航和实时姿态检测系统 毕业设计_基于MPU6050的INS惯性导航和实时姿态检测系统

格式:word 上传:2022-06-24 20:18:19

《毕业设计_基于MPU6050的INS惯性导航和实时姿态检测系统》修改意见稿

1、“.....描述了内部的模块结构,以及各引脚的连接情况。表引脚输出和信号描述表对每个引脚的名称和作用进行了说明。在上述引脚中,和是连接的接口,通过这个接口来控制。另外还有个接口,连接的引脚为和,这个接口可用来连接外部从设备,比如磁传感器,这样就可以与组成个九轴传感器。是口电压,该引脚最低可以到,我们般直接即可。是从接口接的地址控制引脚,该引脚控制地址的最低位,如果接,则的地址是如果接,则是。注意这里的地址是不包含数据传输的最低位的最低位用来表示读写。在探索者开发板上,是接的,即的地址是不含最低位。硬件设计图与的连接电路图从图可以看出,通过三根线与开发板连接,其中总线时和以及共用,接在和上面。的中断输出,连接在的脚,不过本例程我们并没有用到中断。另外,接的,所以的器件地址是。初始化操作在使用读取的加速度和角度传感器数据之前,需要做以下初始化操作初始化接口采用与通信......”

2、“.....复位这步让内部所有寄存器恢复默认值,通过对电源管理寄存器的写实现。复位后,电源管理寄存器恢复默认值,然后必须设置该寄存器为,以唤醒,进入正常工作状态。设置角速度传感器陀螺仪和加速度传感器的满量程范围这步,我们设置两个传感器的满量程范围,分别通过陀螺仪配置寄存器和加速度传感器配置寄存器设置。我们般设置陀螺仪的满量程范围为,加速度传感器的满量程范围为。设置其他参数这里,我们还需要配置的参数有关闭中断关闭接口禁止设置陀螺仪采样率和设置数字低通滤波器等。本章我们不用中断方式读取数据,所以关闭中断,然后也没用到接口外接其他传感器,所以也关闭这个接口。分别通过中断使能寄存器和用户控制寄存器控制。可以使用存储传感器数据,不过本章我们没有用到,所以关闭所有通道,这个通过使能寄存器控制,默认都是即禁止,所以用默认值就可以了。陀螺仪采样率通过采样率分频寄存器控制......”

3、“.....数字低通滤波器则通过配置寄存器设置,般设置为带宽的即可。配置系统时钟源并使能角速度传感器和加速度传感器系统时钟源同样是通过电源管理寄存器来设置,该寄存器的最低三位用于设置系统时钟源选择,默认值是内部震荡,不过我们般设置为,选择轴陀螺作为时钟源,以获得更高精度的时钟。同时,使能角速度传感器和加速度传感器,这两个操作通过电源管理寄存器来设置,设置对应位为即可开启。相关寄存器在读取数据中主要用到了以下寄存器电源管理寄存器表电源管理寄存器各位描述问题三参数传递问题描述由众多组成,每个对应不同的功能和,但是每个都是个单独的类,所以需要传递参数。由于绘图时,每帧都要对的值进行查询,因此需要不断发送接收到的蓝牙数据帧,从而将参数顺利传递到函数进行图形绘制。由于蓝牙发送速率的限制,导致函数接收到的参数在很时间内不会发生改变。解决方案这里选择通过意图进行广播。是的类,含有传递参数的方法。在建立广播时......”

4、“.....这里设置的广播为广播初始化发送接收的代码已经在中有了详细的表项,此处不再进行展示。下步设想和工作到目前为止,我组已实现了在端使用展示开发板上的姿态变化,以及在手机端展示陀螺仪的姿态变化。在端能够使用大致还原出六轴传感器的姿态变化,其中通过加速度传感器数据还原其位移变化,用陀螺仪数据还原其方向变化。在手机端能够在可接受的时间延迟内实时的展现陀螺仪的姿态变化,能够通过算法得到的三个欧拉角在手机端绘出立方体,代替陀螺仪的姿态。目前仍存在两个主要问题个问题是在端用处理得到的数据仍存在定的误差,还原出的姿态变化仍不够准确,而且有定几率出现错乱的情况,即还原的姿态与实际姿态不对应另个问题是在手机端展示时仍存在定的时间延迟,且与实际姿态有定的误差,当手机中的立方体与开发板处于同初始角度时,手机上的立方体展现的角度与实际角度略有偏差。针对上述问题......”

5、“.....将还原出的姿态改进得更接近于实际姿态另个是对手机端数据处理进行优化,进步减小时间延迟,做到展示的立方体姿态与的同步,同时改进算法,减小立方体展现的角度存在的偏差。心得体会我组最初的项目目标是利用实现个小球走迷宫的游戏。在大致熟悉了开发板以及工作原理后,我们通过调用封装好的获取数据函数以及屏绘图函数初步实现了通过控制小球运动轨迹的功能,小球能够朝着传感器倾斜的方向运动,并能够根据倾斜的角度来调整运动速度。在实现该功能后,我们简单的了解了开发板界面编程,发现在探索者开发板上编写图形较为困难,所以我们放弃了实现小球走迷宫的游戏的目标。而后,经过广泛查阅资料,我们找到个新的目标,即惯性导航。惯性导航即利用惯性元件来测量运载体本身的加速度,经过积分和运算得到速度和位置,从而达到对运载体导航定位的目的......”

6、“.....在手机端或端处理数据并进行进步的编程开发。然而手机端需要通过蓝牙传输数据,而端可以通过串口获取数据。我们想在手机端处理数据并绘制图像来展现的姿态变化,在端能够通过算法积分计算出位移和相对位置并进行校正,在定程度上还原出的姿态和位移变化,实现个简单的惯性导航。在开发前我们花费大量时间去阅读理解的实现函数以及些配置函数和其它相关部件的操作函数。在开发过程中,我们遍又遍的编写调试代码,并根据测试数据查找问题,讨论解决问题,优化问题。我们在网上查阅了大量资料,阅读参考网上相关算法的实现方式,将不同的算法的实现方式的优点融合到起,初步优化算法,并遍又遍地模拟,遍又遍地改进,最后在可接受的误差范围内初步实现了我们预期的功能。但是项目仍具有很大的改进需要,比如手机端的展示不够实时,端的还原不够对应,误差仍有缩小的改进空间。在这个项目上,我们投入的时间和精力相对于其他课程项目更多些......”

7、“.....我们也尽可能的努力克服了,但仍有很多困难没有完全解决,仍需要进步的研究。在之前我们也没有这样深入的研究过嵌入式,而我们拿到的开发板也是比较集成的,函数都是封装好的,可以直接调用,所以我们也没有过多的关注底层代码,对硬件层面的操作不够熟悉,也导致了在和中断上理解得不够透彻,在教员的指点下,我们花费了大量时间去研读底层代码,较之前更熟悉了和中断操作,对我们最后的功能实现也提供了较大的帮助。整个开发过程中,学习是痛苦的,也是快乐的。痛苦是因为有太多困难需要解决有太多代码需要理解快乐是因为每解决个困难便给自己增添了份信心,每实现个功能便意味着项目向前迈进了步。在段时间的不懈努力下,我们也取得了回报,即实现了我们预期的功能,虽然不够精准不够完美,但是我们从中学到了很多,为以后的学习开发打下了基础。文档版本更新说明此文档为最终提交版本......”

8、“.....并熟悉开发板上的六轴传感器的工作原理和各函数的调用过程。同时学习开发板的扩展接口,尝试在开发板上扩展蓝牙模块,并实现开发板与手机等含有蓝牙模块的电子设备通过蓝牙连接并进行数据的传输。在完成上述内容的基础上,实现将六轴传感器的加速度计和陀螺仪的数据传送到手机上,在手机上实现陀螺仪的变化效果展示。同时通过串口将数据传送到电脑上,通过编程处理数据,实现惯性导航的简单展示。系统功能说明系统最主要的功能有两个个是在手机端能够展示开发板上陀螺仪的姿态变化,通过个立方体的转动来表示陀螺仪的转动另个是在电脑端能够读取的数据,并通过对数据的处理还原数据中存储的的姿态变化,简单展现出惯性导航的效果。在实现系统最主要的两个功能过程中,还需要实现些基础功能......”

9、“.....需求分析惯性导航系统用于各种运动机具中,包括飞机潜艇航天飞机等运输工具及导弹,然而成本及复杂性限制了其可以应用的场合。但是,存在种情形卫星旦突然因故障敌方打击或干扰如太阳风暴等原因无法提供服务,这对依赖北斗等卫星导航系统作为唯信息来源的系统来说可能是致命的灾难。作为目前为止卫星导航系统最好的备援惯性导航系统,将于届时发挥出巨大的作用,其精度完全可以媲美等卫星导航系统。并且它不需要外部参考就可确定当前位置方向及速度,从而使它自然地不受外界的干扰和欺骗。定位导航和授时服务对军队而言就像氧气对人类样不可或缺,因此通过研究新机理研制新设备开发新算法,以摆脱人员和系统设备对的依赖,具有极大的战略意义。姿态监测系统可广泛应用于关键资产姿态变化的无线实时监控。由于目前移动智能终端设备的数量和质量逐步提升,因此,通过计算机上传统的上位机软件进行姿态监测......”

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