多传感器组合测姿系统设计及姿态解算算法研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6页 |
| 第1章 绪论 | 第10-19页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第10-12页 |
| 1.2 国内外研究现状和发展趋势 | 第12-17页 |
| 1.2.1 姿态测量方案的研究现状和发展趋势 | 第12-16页 |
| 1.2.2 姿态解算算法的研究现状和发展趋势 | 第16-17页 |
| 1.3 本文主要研究内容 | 第17-19页 |
| 第2章 姿态测量的理论基础 | 第19-28页 |
| 2.1 常用坐标系定义 | 第19-20页 |
| 2.2 姿态角定义 | 第20-21页 |
| 2.3 姿态矩阵的欧拉角表示法 | 第21-22页 |
| 2.4 四元数的姿态解算方法 | 第22-25页 |
| 2.4.1 四元数的定义及性质 | 第22-23页 |
| 2.4.2 三维转动的四元数表示法 | 第23-25页 |
| 2.4.3 姿态矩阵的四元数表示法 | 第25页 |
| 2.5 姿态四元数更新方程 | 第25-27页 |
| 2.6 本章小结 | 第27-28页 |
| 第3章 多传感器数据融合 | 第28-34页 |
| 3.1 互补滤波算法 | 第28-30页 |
| 3.1.1 互补滤波算法设计思想 | 第28-29页 |
| 3.1.2 互补滤波算法在姿态解算中的应用 | 第29-30页 |
| 3.2 最速下降算法 | 第30-33页 |
| 3.2.1 最速下降算法设计思想 | 第30-31页 |
| 3.2.2 最速下降算法在姿态解算中的应用 | 第31-33页 |
| 3.3 本章小结 | 第33-34页 |
| 第4章 姿态测量系统的硬件设计 | 第34-46页 |
| 4.1 系统各模块硬件电路设计 | 第34-44页 |
| 4.1.1 微控制器及外围电路 | 第35-37页 |
| 4.1.2 SWD调试接口 | 第37页 |
| 4.1.3 电源管理模块 | 第37-38页 |
| 4.1.4 MEMS惯性测量单元 | 第38-41页 |
| 4.1.5 磁传感器及外围电路 | 第41-42页 |
| 4.1.6 气压计及外围电路 | 第42-43页 |
| 4.1.7 USB转串口模块 | 第43-44页 |
| 4.2 PCB线路板设计 | 第44-45页 |
| 4.3 本章小结 | 第45-46页 |
| 第5章 姿态测量系统的软件设计 | 第46-61页 |
| 5.1 时钟配置及外设初始化 | 第47-52页 |
| 5.1.1 MCU系统时钟及外设时钟配置 | 第47-48页 |
| 5.1.2 通用GPIO初始化 | 第48页 |
| 5.1.3 定时器初始化 | 第48-50页 |
| 5.1.4 串口初始化 | 第50页 |
| 5.1.5 I2C接口初始化 | 第50-52页 |
| 5.2 传感器驱动程序设计 | 第52-53页 |
| 5.2.1 MPU6050初始化 | 第52页 |
| 5.2.2 HMC5883L初始化 | 第52-53页 |
| 5.2.3 BMP180数据采集流程 | 第53页 |
| 5.3 传感器软件校准及数字滤波 | 第53-60页 |
| 5.3.1 陀螺与加速度计数据的滑动平均滤波 | 第54-55页 |
| 5.3.2 陀螺与加速度计零偏的校正 | 第55-57页 |
| 5.3.3 磁传感器软硬磁干扰的消除 | 第57-60页 |
| 5.4 本章小结 | 第60-61页 |
| 第6章 实验结果及分析 | 第61-68页 |
| 6.1 实验平台 | 第61-62页 |
| 6.2 陀螺仪解算姿态角漂移测试 | 第62页 |
| 6.3 测试板静态性能测试 | 第62-64页 |
| 6.4 测试板动态下姿态跟踪性能测试 | 第64-65页 |
| 6.5 测试板姿态角准确度测试 | 第65-68页 |
| 第7章 总结与展望 | 第68-70页 |
| 7.1 总结 | 第68-69页 |
| 7.2 展望 | 第69-70页 |
| 致谢 | 第70-71页 |
| 参考文献 | 第71-73页 |
| 附录 | 第73页 |
