六轴陀螺仪实时姿态采集与发送系统设计

基于六轴的陀螺仪MPU6050,设计了使用STM32微处理器作为核心的数据采集与发送系统,实现了空间姿态数据的低功耗快速采集和实时数据的显示。相应地介绍了六轴陀螺仪的原理与数据采集和发送系统的单元结构。主要说明了数据采集和发送系统中的硬件模块选择,给出了系统数据获取思路和重要模块的实现方法,然后通过实验进行验证,系统将采集到的姿态数据进行实时的显示在液晶显示屏上,之后还能通过UART端口将采集到的数据传输至上位机进行处理。同时,STM32微控制器通过蓝牙模块把采集到的数据发送到手机终端,使用户能在其它通信设备上同步观测到空间姿态数据并进行相应的处理。

六轴陀螺仪MPU6050的虚拟3D模型角度控制

基于六轴陀螺仪MPU6050和集成WiFi芯片的Arduino设计,搭建了对Unreal Engine4(虚幻引擎)中3D模型进行角度姿态控制的硬件设备,该设备可嵌入到实际物体与虚拟3D模型进行实时交互。空间角度数据由DMP姿态解算器分析处理,MPU6050与Arduino等用串口通信,将数据打包,通过UDP协议将数据上传至Unreal Engine4(虚幻引擎)独立线程处理。测试结果表明,硬件设备与3D模型可以实现实时角度姿态控制,以低成本的投入提高了用户的体验感与沉浸感。

六轴陀螺仪姿态解算研究

六轴陀螺仪是三轴陀螺仪与三轴加速计的合称,它是在三轴陀螺仪这个传感器的基础上增加上三轴加速器这个元器件。由于六轴陀螺仪收集的加速度、角速度等数据会受到噪声信号的影响,所以要对这些收集到的数据进行滤波处理。在众多的滤波方式中,选用较为普遍的一阶互补滤波、卡尔曼滤波和DMP,在滤波后获得更加精确的数据同时对这三种滤波方式进行对比。

面向中医正骨临床训练系统的卡尔曼滤波降噪方法研究

目的 ：基于中医正骨临床训练系统,使用降噪滤波算法实现对六轴陀螺仪定位数据的降噪处理。方法 ：利用MATLAB 2010模拟仿真数据降噪效果并作有效分析;在中医正骨临床训练系统中,采集原始实验数据,使用卡尔曼滤波算法降噪,得出实验结果。结果：在静态数据实验中,卡尔曼滤波器去除了大部分漂移,Wilcoxon符号秩检验结果显示,Z=-0.518,P=0.604,表明卡尔曼滤波降噪后的数据与理论数据具备一定一致性;在动态数据实验中,经卡尔曼滤波算法降噪后的数据趋于平顺,减少了抖动,降噪处理效果明显。结论：卡尔曼滤波算法在中医正骨临床训练系统中的应用是可行的,为降噪处理在该领域的应用提供了科学依据。

中医正骨虚拟仿真系统中传感器信息的降噪处理研究

目的:在中医正骨虚拟仿真系统中,使用六轴陀螺仪读出模拟人体尺骨的姿态角度,使用卡尔曼滤波器对六轴陀螺仪的漂移数据进行降噪。方法:利用MATLAB 2010模拟仿真数据降噪效果并作有效分析;在中医正骨虚拟仿真系统中,采集仿真系统的原始实验数据,使用卡尔曼滤波算法降噪,对比降噪效果。结果:模拟实验中,卡尔曼滤波器去除了大部分漂移,数据接近理论数据;系统实验中,经卡尔曼滤波算法降噪后的数据趋于平顺,减少了抖动,降噪处理效果明显。结论:卡尔曼滤波算法在中医正骨虚拟仿真系统中的应用是可行的,为降噪处理在中医正骨虚拟仿真方面的研究提供了科学依据。

基于惯性传感器数据融合的管线三维可视化

受施工技术与管线设计等因素影响,一般管线的三维轨迹通常和设计轨迹有部分误差,而精确了解管线的空间位置又十分重要。提出一种基于Arduino平台的六轴陀螺仪姿态解算与融合及管线轨迹可视化算法。首先从六轴陀螺仪收集加速计数据和角速度数据,分别计算出姿态角,并对加速计解算的姿态角进行滑动加权滤波,将滤波后的姿态角与角速度计解算的姿态角经卡尔曼滤波进行融合,得出高精度的翻滚角、偏航角、俯仰角,最后通过融合后的数据求得采样点坐标,绘制出三维轨迹。实验结果证明:该算法不仅能够有效消除陀螺仪传感器的误差,而且测出的三维轨迹曲线与实际管线轨迹基本吻合,有很高的精确度。

双轮平衡车的设计与研究

本文基于STM32单片机,并采用陀螺仪等元器件,PID算法实现双轮平衡车的设计,实现小车直立行走。双轮平衡车小车采用MPU6050六轴陀螺仪传感器作为基本原件设计出姿态检测装置,小车的倾斜角等由陀螺仪数据和加速度计数据耦合,再通过PID算法使小车保持直立状态和实现车身控制等一些任务,实现了负重状态下小车的自主平衡。

基于STM32的人体跌倒报警装置的设计

设计了一款基于STM32和MPU6050模块的人体跌倒报警装置,该装置佩戴在人的腰部,能在人跌倒后发出告警声,并向指定手机发送含地理位置和时间信息的告警短信。采用STM32F103C8T6作为处理器,通过MPU6050获取加速度和角速度,利用SIM908模块获取地理位置信息和发送告警短信。实验结果表明,该装置体积较小,使用方便,检测准确率较高。