智能三维空间姿态解算系统设计与实现

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1、南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院：电子与电气工程学院专业：电子信息工程学生：刘一峰指导教师：徐源完成日期2014年5月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）智能三维空间姿态解算系统设计与实现DesignandImplementationofIntelligentThree-dimensionalAttitudeCalculationSystem总计：30页表格：2个插图：21幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）智能三维空间姿态解算系统设计与实现DesignandImplementationofIntelligent

2、Three-dimensionalAttitudeCalculationSystem学院：电子与电气工程学院专业：电子信息工程学生姓名：刘一峰学号：105090440057指导教师（职称）：徐源（讲师）评阅教师：完成日期：南阳理工学院NanyangInstituteofTechnology智能三维空间姿态解算系统设计与实现智能三维空间姿态解算系统设计与实现电子信息工程专业刘一峰[摘　要]本系统采用STM32作为微控制处理器，主要完成智能三维空间姿态解算系统的设计。该系统主要实现以下功能。首先微控制处理器对加速度传感

3、器、陀螺仪传感器、磁力计传感器进行数据采集，然后对采集到的数据进行数据滤波和算法解算以得到姿态数据，再将目标物体的三维空间姿态数据在上位机上实时显示，通过不断重复以上过程最终实现智能三维空间姿态解算的功能。[关键词]姿态解算；微机电系统；四元数；欧拉角DesignandImplementationofIntelligentThree-dimensionalAttitudeCalculationSystemElectronicInformationEngineeringSpecialtyLIUYi-fengAbstr

4、act:ThesystemusesaSTM32asthemicro-controlprocessor,mainlytocompletethedesignofintelligentthree-dimensionalattitudecalculationsystem.Thesystemhasrealizedthefollowingfunctions.Themicro-processorcollectedthedataoftriaxialaccelerometer,three-axisgyroscopeandthree-

5、axisgeomagneticsensorthroughsensorcircuits.Andthenitfiltratedandcalculatedthedatatoobtainthree-dimensionalattitudedata,afterwardsdisplayedthecalculatedattitudedataontheuppercomputerinrealtime,eventuallytorealizetheintelligentthree-dimensionalattitudecalculatio

6、nsystembyrepeatingtheaboveprocess.Keywords:Attitudealgorithm;micro-electromechanicalsystems;quaternion;EulerangleIII智能三维空间姿态解算系统设计与实现目录1引言11.1三维空间姿态解算算法的发展历程11.2国内外研究现状与应用前景11.3论文组织结构安排22系统总体设计22.1姿态航向参考系统的设计22.1.1MEMS技术的介绍32.1.2MEMS传感器的工作原理32.2智能三维空间姿态解算系统的设计

7、方案43智能三维空间姿态解算系统的硬件设计43.1微控制处理器最小系统设计43.1.1微控制处理器的选型43.1.2微控制器最小系统原理图53.2供电电路设计63.2.1供电电路芯片选型63.2.2供电电路芯片特点及原理图63.3姿态航向参考系统模块设计73.3.1MPU-6050工作电路83.3.2HMC5883L工作电路93.3.3传感器模块设计104智能三维空间姿态解算系统的软件设计134.1软件开发平台134.2软件下载及调试方式144.3软件底层驱动程序设计154.3.1传感器驱动程序的通信协议154.3

8、.2传感器驱动程序的设计154.4串口通信驱动程序设计174.4.1串口通信原理设计174.4.2串口底层驱动设计流程图18III智能三维空间姿态解算系统设计与实现4.5数据处理方案184.5.1传感器数据采集滤波设计184.5.2三维空间姿态解算算法185系统调试215.1调试方法215.2调试结果及分析23结束语27参考文献28附录29致谢30III智能