工程车辆的姿态检测研究

发布时间：2020-11-04 00:34

　　 近年来,随着工业生产信息化、自动化和智能化的快速发展,开展新一代的信息技术与工业装备融合的智能设备和工程应用需求越来越大。面向智能化发展的需求,本文针对GPS与惯性器件进行姿态测量的优缺点,搭建了以车辆为载体的GPS与惯性器件组合测姿平台,实现了在静,动态条件下可以稳定输出车辆的姿态信息的功能。为工程应用中车辆的智能化,自动化提供一种技术支持。论文主要在以下几个方面做了研究:1、首先对两种导航系统组成及原理分别进行了研究,介绍了测量过程中常用的坐标系及相互转换关系,并分别研究推导了通过GPS与惯性单元进行姿态测量的方法以及相关方程。2、根据测姿原理利用GPS与惯性器件独自进行了姿态测量试验,针对GPS与惯性导航各自姿态测量的优缺点,应用卡尔曼滤波进行数据融合确定了GPS与惯导组合测姿系统的整体技术方案。3、根据组合测姿系统实现功能要求进行了硬件的选型,电源电路的设计,软件的流程设计编程。最后选用双天线GPS与惯性器件MPU9250搭建了GPS与惯性器件测姿系统的硬件平台,并对所用的硬件与软件进行了调试。4、最后针对本课题设计的GPS与惯性器件组合导航姿态测量系统对试验小车的静态测姿实验和动态测姿实验进行了功能测试。通过实验结果显示本论文设计的组合测姿系统有较好的可靠性并能保障应用于工程车辆的测量精度。
【学位单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU603
【部分图文】：

图 2.1 姿态角定义Fig 2.1 Attitude angle definition2.1.2 姿态角的解算方法利用惯性器件对载体的姿态角度进行测量，其中陀螺仪可以测得载体在坐标系中三个方向的角速率，再分别对其进行积分便可以得到载体在这一时刻下的不同姿态角。使用陀螺仪测姿具有完全自主，全天候，不受外界环境影响，数据采样快等优点。其测姿原理如下图 2.2 所示。

工程车辆的姿态检测研究图 2.1 姿态角定义Fig 2.1 Attitude angle definition算方法件对载体的姿态角度进行测量，其中陀螺仪可以测得载体在，再分别对其进行积分便可以得到载体在这一时刻下的不同有完全自主，全天候，不受外界环境影响，数据采样快等优 所示。

第二章 GPS 与惯性器件姿态测量研究单独使用时只适用于短时间导航测量应用。.3 惯性器件的姿态测量结合上文中介绍的惯性导航测姿原理，论文选用了实验室有的 MPU9250 模块，学校北操场单独进行姿态的测试。MPU9250 是 Invensense 公司第二代九轴组合传感器，具有三个16位陀螺仪 AD，三个16位加速度 AD 输出，并且提供 IIC 数据传输，可直接输出全部数据，给开全量程的可编程陀螺仪，加速度计量程选择[32]。相比于上一代传感器，具有更强的和更低的功耗，适用于要求尺寸较小，功耗较小的系统集成。姿态角度测试结果如下图 2.3、图 2.4 与图 2.5 所示。
【参考文献】

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本文编号：2869335