多個(gè)MEMS加速度計(jì)融合的數(shù)字傾角儀.pdf

1、傾角儀是測(cè)量待測(cè)平面傾角的儀器。傾角儀在測(cè)繪儀器、建筑機(jī)械、設(shè)備安裝、道路橋梁、天線定位、機(jī)器人技術(shù)、坦克和艦船火炮平臺(tái)控制、汽車電子控制、海上平臺(tái)監(jiān)控等方面都有著廣泛的應(yīng)用。為了讓傾角儀能夠在0～360°的角度測(cè)量范圍內(nèi)都有非常高的精準(zhǔn)度，本文提出了一種新的加速度計(jì)布置方案，并根據(jù)傳感器件輸出信號(hào)的特性，設(shè)計(jì)了新的傾角計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了該軟硬件系統(tǒng)。大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的多個(gè)MEMS 加速度計(jì)融合的數(shù)字傾角儀在測(cè)量范圍和精度上均

2、達(dá)到了較高的技術(shù)水平，因此具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 本論文研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)：
　　 (1)對(duì)國(guó)內(nèi)外傾角儀的研制狀況進(jìn)行了廣泛的調(diào)研。并對(duì)傾角儀內(nèi)部的主要傳感器件的布置方案進(jìn)行了深入的分析。結(jié)合數(shù)學(xué)理論和實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)兩種典型的MEMS 加速度計(jì)布置方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
　　 (2)針對(duì)現(xiàn)有數(shù)字傾角儀工作性能的不足，結(jié)合MEMS 加速度計(jì)輸出信號(hào)的特性，提出了一種新的多個(gè)MEMS 加速度計(jì)布

3、置方案——多個(gè)加速度計(jì)對(duì)稱展開的布置方案；在此基礎(chǔ)上，引入了可信區(qū)間和可信加速度計(jì)的概念，判定惟一可信加速度計(jì)，根據(jù)惟一可信加速度計(jì)的傾角計(jì)算值，結(jié)合多個(gè)加速度計(jì)之間的幾何位置關(guān)系，計(jì)算出待測(cè)平面的精確傾角值。
　　 (3)完成了多個(gè)MEMS 加速度計(jì)融合的數(shù)字傾角儀的軟硬件實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，Atmega128L 單片機(jī)采用中斷的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)五個(gè)加速度計(jì)輸出信號(hào)的采集，并通過串口將采集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給PC上位機(jī)。上位機(jī)運(yùn)行算法