基于加速度传感器的运动物体轨迹检测系统的研究与实现

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1、单位代码：10293密级：专业学位硕士论文论文题目：基于加速度传感器的运动物体轨迹检测系统的研究与实现学号1211042712姓名 鞠邓导师 章韵专业学位类别 工程硕士类型全日制专业（领域） 计算机技术论文提交日期2014年2月万方数据AnAcceleration-Sensor-BasedTrajectoryDetectionSystemofaMovingObjectThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringB

2、yJuDengSupervisor:Prof.ZhangYunFebruary2014万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：_______

3、_____南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________万方数据摘要运动物体轨迹追踪检测在汽车制动启动检测、导航系统、人机交互、游戏控制

4、等领域具有广泛应用。传统的解决方案，如磁空间追踪系统、激光追踪系统等，虽然测量精度高，但测量过程受外界参考系限制，适用范围窄、设备复杂、成本较高。随着MEMS加工技术进步，加速度传感器分辨率提高，基于MEMS加速度传感器的运动轨迹检测系统具有成本低廉、适用范围广的特点，符合大规模民用和商用的需求。轨迹追踪的原理是加速度经过积分可以得到三维空间速度与位移。本论文使用加速度传感器ADXL345与ARM开发板MINI2440获得运动物体加速度数据。为了降低数据测量误差，设计实现了Kalman滤波器来消除随机噪声；针对系统非线性误差，利用内核进程调度算法的随机特性

5、，设计实现了一种双速采样补偿算法，在计算负担不增加的情况下系统精度得到了明显改善。针对ARM平台浮点指令系统的特点，优化改进了平方根、矩阵乘法等进程核心模块的算法，大幅提高了系统的计算性能。本文所有算法在ARM硬件平台和Linux环境中实现。设计和开发了加速度传感器在I2C子系统和输入子系统的驱动，在Linux应用层上开发了低耦合、可扩展的误差补偿与运动检测系统。实验结果表明本系统功耗低、负载小，提高了运动轨迹检测系统的精度，已达到了实际应用的程度。关键词:加速度传感器；轨迹检测；Linux驱动；Kalman滤波器；MINI2440I万方数据Abstrac

6、tTrajectorytrackingdetectionofmovingobjectshasbeenwidelyappliedinvariousfieldssuchasautomotivebrakebootdetection,navigationsystem,human-computerinteractionandgamecontrol..Sometraditionalsolutions,forexample,magneticspacetrackingsystemandlasertrackingsystem,possesshighmeasuringaccu

7、racy.However,mostofthemareconfinedbyexternalreferenceframe,narrowapplicablescope,complexequipmentandhighcost.WiththeadvancementofMEMSprocessingtechnology,resolutionofaccelerationsensorhavegotimprovedtoalargeextent.TrajectorytrackingdetectionsystembasedonMEMSaccelerationsensorfeatu

8、resoflowcost,meetinglarge-scalere