探索基于arm的车辆姿态测量系统设计

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1、北京交通大学硕士学位论文基于ARM的车辆姿态测量系统设计姓名：张金申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：张三同20080601中文摘要摘要：车辆姿态是车辆控制所需的重要参数，其测量方法、测量精度与测量系统的性能和成本密切相关。随着微处理器技术与新型传感器技术的发展，利用加速度计、磁阻传感器和ARM微处理器构成基于地球磁场和重力场的捷联式姿态测量系统，已成为许多载体姿态测量的首选。同时姿态测量系统住地理勘探、石油．甲台钻井和机器人控制方面也有着广泛的应用。冬义研究设计了，‘款基于ARM处理器的姿态测量系统，在保证体积、成本和实时

2、性的前提下，完成载体姿态角的准确测量。采用Honeywell公刊的3轴磁阻传感器HMCl021／1022和ADI公司的2轴加速度计ADXL202以及S3C44BOXARM7微处理器构建捷联式姿态测量系统。磁阻传感器和加速度计分别感应地球磁场和重力场信号，微处理器对检测到的信号进行处理和误差补偿后，解算⋯的姿念角，最后由LCD显示或者通过串行通讯接口输出到上位机，实现姿态角的实时准确测量。本文详细介绍了基于地球磁场和熏力场信号进行姿态测量的原理，推导了方向角、俯仰角和横滚角求解的数学模型。完成了姿态测量系统硬件电路的设计与调试，实现了包括：u

3、C／OS．II操作系统的移植、加速度数据采集、地球磁场数据采集和姿态角解算等系统软件的设计，最后对系统测量结果给出了误差分析，添加了数字滤波、椭圆效应校正等算法来补偿误差，从而有效提高了系统测量精度。关键词：嵌入式系统：磁阻传感器；加速度传感器；姿态测量分类号：U283．11iiABSTRACTABSTRACT：Thedataaboutvehicleattitudearesignificantparametersforvehiclecontrol，ofwhichthemethodandaccuracyinsurveyarecloselyre

4、latedtothemeasurementsystem’Sperformanceandcost．WiththedevelopmentofnovelsensorandARMmicroprocessor,thegeomagneticfieldandgravityfield．basedstrapdownAttitudeMeasurementSystem，whichiscomposedofaccelerometer,magnetoresistivesensorandARMmicroprocessor,hasbeenusedasthefirstcho

5、iceforCarrierAttitudeMeasurement．Inaddition，theAttitudeMeasurementSystemhasbeenwidelyappliedinareassuchasgeographicalexploration，oildrillingplatformandrobotcontr01．ThisthesisaimstodesignanARMmicroprocesso卜basedAttitudeMeasurementSystem．Undertheprerequisiteofthevolume，costa

6、ndrealtime，theaccuratemeasurementofcarrierattitudeanglescanberealizedbythisAttitudeMeasurementSystem．Thissystem，integratedbythe3-axismagnetoresistivesensorHMCl021／1022ofHoneywelland2-axisacceleratorADXL202ofADandS3C44BOXARM7microprocessor,UiestobuildupstrapdownAttitudeMeas

7、urementSystem．Thesignalsofgeomagneticfieldandgravityfieldarereceivedbythemagnetoresistivesensorandacceleratorrespectively．Aftersignalprocessinganderrorcompensation，theattitudeanglesarecalculatedbythemicroprocessor．Finally，theresultsaredisplayedonLCDoroutputtedtoPCviaserial

8、communicationinterface，SOastorealizetheaccurateandreal·timemeasurementofattitudeangle．Thi