基于ARM的波浪浮标设计-论文.pdf

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1、EmbeddedTechnology基于ARM的波浪浮标设计李俊文，刘惠康，张孝春(1．武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北武汉430081；2．武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉430072)摘要：针对波浪的频率提取，提出了基于ARM与Linux系统的波浪浮标。以32位SP5V210作为核心处理器，扩展了加速度传感器模块、GPS定位及GPRS网络传输模块。借助希尔伯特算法对采集到的加速度进行分解和计算，推算出波浪的瞬时频率；对角加速度进行卡尔曼滤波之后将其积分，获取浮体姿态角。最终将所需要的数据通过GPRS网络发送回监控中心。试验证明系统能够有效地实现瞬时频率的计算，保证各数据采集

2、与发送的准确性与可靠性。关键词：希尔伯特算法；瞬时频率；加速度；卡尔曼滤波中图分类号：TP271．5文献标识码：B文章编号：0258—7998(2014)09—0017—04ThedesignofwavebuoybasedonARMLiJunwen，LiuHuikang，ZhangXiaochun(1．SchoolofInformationScienceandEngineering，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081，China；2．SchoolofCivilandArchitecturalEngineering，Wuh

3、anUniversity，Wuhan430072，China)Abstract：Fortheextractionofwave~equency，awavebuoythatbasedontheARMandLinuxsystemisintroduced．ThissystemusedSP5V210whichisa32一bitcontrollerasitscontrolunit，expandingtheaccelerationsensormodule，GPSandGPRSnetworktransmissionmodule．Theaccelerationisdecomposedandcalcul

4、atedwiththeHilbertalgorithm，calculatingtheinstantaneousfrequencyofwave．Inordertoacquiretheattitudeangle，wehavetocomputetheintegraloftheangularaccelerationwhichisthroughtheKalmanfilter．Finally，thenecessarydataissentbacktothemonitoringcenterthroughtheGPRSnetwork．Itisprovedbypracticethatthesystemc

5、aneffectivelyachievetheinstantaneousfrequencyandensurethestabilityandreliabilityofthedataacquisitionandtransfer．Keywords：Hilbertalgorithm；instantaneousfrequency；acceleration；Kalmanfilter随着全球经济的飞速发展，对能源的需求逐日增性。通过加速度传感器采集浮标的加速度，对此信号采加，以往以煤、石油等非再生的古老能源已经不能满足取EMD处理，并对分解之后的IMF进行阈值筛选，获得现在社会对能源的需求。我国有

6、着广阔的海岸线，对海有效分量，然后对该分量进行希尔伯特黄变换，从而准浪能的开发利用成为目前开发新能源的重要方式。确计算出海浪的实时频率[31。通过陀螺仪、电子罗盘、在众多海浪发电装置设备中均存在着对海浪能量GPS可以精确定位波浪识别仪的准确方位以及姿态。通的转换效率低下的问题。针对效率转换问题，蔡元奇教信网络采用GPRS网络，实时将采集到的数据传输到岸授提出了利用实时调节海浪发电装置中摆子的固有自边监控中心。振频率与海浪频率相同的方法，进而与海浪产生谐振，1系统总体结构及功能从而减少了发电装置的能量损耗，提高转换效率[1-21。因海浪数据采集传输系统主要由数据采集、数据传输此，需要实

7、时掌握海浪的频率参数，要保证得到的海浪及数据处理三部分组成，系统框图如图1所示。数据采频率的准确可靠。集部分由加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘及GPS组本文设计了多功能海浪识别仪，以Cortex—A8作为主成，主要作用是采集浮体的线加速度、角加速度、方位角处理器，基于Linux操作系统，有很强的可移植性与扩展以及GPS坐标。数据传输部分由GSM／GPRS收发模块组《电子技术应用》2014年第40卷第9期17爱西8N忙3N／C4N，C5USIMPO、RVCC(