基于多传感器的姿态检测系统设计及数据融合算法研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-21页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第11-13页 |
| 1.2 基于多传感器的姿态检测系统的研究现状 | 第13-19页 |
| 1.2.1 多传感器组合方案的研究现状 | 第13-16页 |
| 1.2.2 数据融合算法的研究现状 | 第16-19页 |
| 1.3 本文主要研究内容和结构安排 | 第19-21页 |
| 第2章 姿态检测的基本理论 | 第21-29页 |
| 2.1 坐标系的选定 | 第21-22页 |
| 2.2 姿态表示方法 | 第22-25页 |
| 2.2.1 方向余弦矩阵法 | 第22页 |
| 2.2.2 欧拉角法 | 第22-24页 |
| 2.2.3 四元数法 | 第24页 |
| 2.2.4 三种方法的比较 | 第24-25页 |
| 2.3 姿态检测的方法 | 第25-28页 |
| 2.3.1 基于三轴MEMS加速度计的测量方法 | 第26页 |
| 2.3.2 基于三轴MEMS陀螺仪的测量方法 | 第26-27页 |
| 2.3.3 基于三轴磁阻传感器的姿态检测方法 | 第27页 |
| 2.3.4 三种姿态检测方法的比较 | 第27-28页 |
| 2.4 本章小结 | 第28-29页 |
| 第3章 多传感器数据融合算法 | 第29-35页 |
| 3.1 梯度下降算法 | 第29-31页 |
| 3.1.1 梯度下降法的设计思想 | 第29-30页 |
| 3.1.2 梯度下降法的具体应用 | 第30-31页 |
| 3.2 互补滤波算法 | 第31-32页 |
| 3.2.1 互补滤波算法的设计思想 | 第31-32页 |
| 3.2.2 互补滤波算法的具体应用 | 第32页 |
| 3.3 卡尔曼滤波算法 | 第32-33页 |
| 3.3.1 卡尔曼滤波算法的设计思想 | 第32-33页 |
| 3.3.2 卡尔曼滤波算法的具体应用 | 第33页 |
| 3.4 数据融合算法的比较 | 第33-34页 |
| 3.5 本章小结 | 第34-35页 |
| 第4章 姿态检测系统的硬件设计 | 第35-47页 |
| 4.1 姿态检测系统硬件设计 | 第35-45页 |
| 4.1.1 微处理器模块 | 第36-38页 |
| 4.1.2 MEMS惯性传感器模块 | 第38-40页 |
| 4.1.3 磁阻传感器模块 | 第40-42页 |
| 4.1.4 电源管理模块 | 第42-43页 |
| 4.1.5 SWD调试模块 | 第43页 |
| 4.1.6 LED显示模块 | 第43-44页 |
| 4.1.7 串口通信模块 | 第44-45页 |
| 4.2 设计PCB线路板设计 | 第45页 |
| 4.3 本章小结 | 第45-47页 |
| 第5章 姿态检测系统的软件设计 | 第47-67页 |
| 5.1 微处理器及其功能外设的初始化 | 第48-53页 |
| 5.1.1 系统时钟初始化 | 第48-49页 |
| 5.1.2 GPIO初始化 | 第49-50页 |
| 5.1.3 TIM初始化 | 第50-51页 |
| 5.1.4 USART初始化 | 第51-52页 |
| 5.1.5 I2C初始化 | 第52-53页 |
| 5.2 传感器驱动程序设计 | 第53-55页 |
| 5.2.1 LSM6DS3初始化 | 第53-54页 |
| 5.2.2 HMC5883L初始化 | 第54-55页 |
| 5.3 传感器校准 | 第55-58页 |
| 5.3.1 加速度计校准 | 第55-56页 |
| 5.3.2 陀螺仪校准 | 第56-58页 |
| 5.3.3 磁阻传感器校准 | 第58页 |
| 5.4 数据融合算法的设计 | 第58-62页 |
| 5.5 上位机软件的设计 | 第62-66页 |
| 5.5.1 串口通信模块 | 第62-63页 |
| 5.5.2 数据显示模块 | 第63-64页 |
| 5.5.3 波形显示模块 | 第64-65页 |
| 5.5.4 三维显示模块 | 第65-66页 |
| 5.6 本章小结 | 第66-67页 |
| 第6章 实验结果分析 | 第67-79页 |
| 6.1 实验平台 | 第67-70页 |
| 6.2 传感器校准效果测试 | 第70-73页 |
| 6.3 系统稳定性测试 | 第73-75页 |
| 6.4 系统静态性能测试 | 第75-76页 |
| 6.5 系统动态性能测试 | 第76-78页 |
| 6.6 本章小结 | 第78-79页 |
| 第7章 总结与展望 | 第79-81页 |
| 7.1 总结 | 第79-80页 |
| 7.2 展望 | 第80-81页 |
| 致谢 | 第81-82页 |
| 参考文献 | 第82-85页 |
| 附录 | 第85页 |
