作物生长远程采集自动监控系统的相机姿态测定与实现

发布时间：2020-05-17 05:13

【摘要】：作物生长远程监控是农业信息化进程中不可或缺的一部分,依靠人工监控的方式随着农业信息化的发展而渐渐被取代,本文旨在研发“作物远程采集自动监控系统”中相机姿态测量模块,并在服务器进行姿态解算,来对监控系统中相机姿态进行测定,从而达到精确捕捉作物信息的目的,为系统的图像拼接做准备。本模块依据惯性导航原理,采用WIFI无线传输技术进行设计,在服务器利用采集的加速度和角速度数据进行相机姿态的解算,主要工作如下:(1)设计实现姿态测量模块。依据作物远程监控系统实际需求,本着方便使用、低成本出发进行模块设计。选用STC89C52单片机为控制核心,通过MPU6050模块进行数据采集,并利用ESP8266模块完成数据的无线发送。基于项目对系统的性能要求,设计了20ms的定时器中断来完成数据的采集。(2)实现无线数据传输。姿态测量模块通过WIFI接入服务器,本部分利用TCP协议下的Socket网络编程搭建允许客户端接入的服务器端,并将监听到的数据进行存储。(3)设计姿态解算方案。首先针对MEMS传感器误差主要来源,构建以零偏、刻度因子、安装误差为主的误差模型,并利用六位置标定法对加速度计误差模型中参数进行标定来降低传感器中固有误差的影响。然后提出一种创新姿态解算方案,该方案通过设置门限值,将相机运动进行动静态区分。静态条件下,利用加速度计良好的静态特性直接解算出俯仰角,通过对加速度计和陀螺仪数据进行卡尔曼数据融合算法解算出偏航角;动态条件下,利用UKF算法对加速度计和陀螺仪数据进行融合解算出相机姿态角,以此来对姿态解算数据中的噪声进行预估和校正。从而达到降低解算复杂度的目的。(4)实地测试。本文所设计的姿态测定模块与系统进行实地联调、测试。结果表明,静态条件下解算出的姿态角最大绝对偏差不足1度,动态条件下,最大绝对偏差为1.893度,能够满足项目要求。
【图文】：

且价格低廉，完全满足项目需求。MPU6050模块实物如图3-1所示。图3-1 MPU6050模块实物图Figure 3-1 MPU6050 module

ESP8266EX实物如图3-4所示。图3-4 ESP8266EX实物图Figure 3-4 Physical map of ESP8266EX3.1.6 ESP8266模块简介ESP8266模块具有以下特点：(1)无线协议802.11b/g/n(2)内置低功耗32位CPU；可以兼作应用处理器(3)内置10bit高精度ADC(4)内置TCP/IP协议栈(5)支持STA/AP/STA+AP工作模式(6)深度睡眠保持电流为10 uA,关断电流小干5 uA(7)2 ms之内唤醒、连接并传递数据包(8)待机状态消耗功率小干1.0 mWWIFI模块通过UART方式和STC80C52单片机进行数据交换，同时WIFI模块利
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S126

【参考文献】

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本文编号：2667994