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基于STM32和MPU9250的高精度姿态检测系统设计
1
作者 彭井花 《宁夏大学学报(自然科学版中英文)》 2025年第4期428-436,共9页
当前市面上的姿态检测传感器普遍存在性能与实用性失衡的问题:高精度姿态传感器虽测量精准,但价格昂贵、体积偏大,便携性不佳;而常用的经济型姿态传感器则存在测量误差较大的缺陷,难以满足高精度应用场景需求。针对这一现状,设计了一种... 当前市面上的姿态检测传感器普遍存在性能与实用性失衡的问题:高精度姿态传感器虽测量精准,但价格昂贵、体积偏大,便携性不佳;而常用的经济型姿态传感器则存在测量误差较大的缺陷,难以满足高精度应用场景需求。针对这一现状,设计了一种基于STM32嵌入式处理器与MPU9250传感器的高精度姿态检测系统。该系统以高性能STM32为控制核心,搭载MPU9250九轴传感器(集成三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计),通过姿态解算技术、四元数解算欧拉角算法及多源数据融合技术,对传感器采集的原始数据进行噪声抑制与误差补偿处理,有效提升了姿态测量的精度与稳定性。经实际测试验证,该系统可实时捕获物体的运动轨迹与姿态信息,并在上位机图形化显示界面中直观呈现。检测人员通过上位机软件能够清晰掌握物体运动状态的动态变化,系统兼具测量精度高、硬件成本低、体积小巧、便携性强等优势,广泛适用于对姿态检测有高精度要求的各类场景。 展开更多
关键词 STM32 mpu9250传感器 四元数 姿态解算 上位机显示
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基于MPU9250和MS5611的人体姿态检测系统设计 被引量：24
2
作者 王莉 张紫烨 +2 位作者 牛群峰 赵艳阳 石磊 《电子器件》 CAS 北大核心 2019年第4期978-983,共6页
为了解决集中日程生活中老人可能发生跌倒而产生的危险,设计了一款基于MPU9250和MS5611的人体姿态检测系统。经过对人体日常运动的特性以及采集数据的特征分析,将人体的日常行为分为了3类。实验采用阈值算法、Mahony数据融合的算法,利... 为了解决集中日程生活中老人可能发生跌倒而产生的危险,设计了一款基于MPU9250和MS5611的人体姿态检测系统。经过对人体日常运动的特性以及采集数据的特征分析,将人体的日常行为分为了3类。实验采用阈值算法、Mahony数据融合的算法,利用加速度结合俯仰角和滚动角以及气压计检测高度变换来检测人体姿态是否跌倒。结果表明该系统对跌倒行为的检测精度比较理想,可以更好的对人体的跌倒行为进行风险评估。 展开更多
关键词 跌倒检测 mpu9250传感器 MS5611气压计 高度检测
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基于重力和磁场双重互补滤波的无人机姿态解算算法 被引量：2
3
作者 王健 厉彦一 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2021年第1期1-6,共6页
针对无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)单纯依靠微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)陀螺仪进行姿态解算,不可避免地存在因长时间工作出现累积误差而引起漂移的问题,提出了一种基于重力和磁场互补滤波的姿态解算算法,... 针对无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)单纯依靠微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)陀螺仪进行姿态解算,不可避免地存在因长时间工作出现累积误差而引起漂移的问题,提出了一种基于重力和磁场互补滤波的姿态解算算法,并使用微型四旋翼UAV搭载九轴传感器MPU9250进行算法测试。实验结果表明:基于重力和磁场互补滤波算法处理后的数据平滑效果更好,误差更小;相较于传统四元数互补滤波算法,在俯仰角方向的数据精度提高了60.4%;在滚转角方向的数据精度提高了60.7%,在偏航角方向的数据精度提高了66.1%,姿态数据解算精度得到了显著提高,提升了UAV系统的稳定性与鲁棒性。 展开更多
关键词 无人机 姿态解算 九轴传感器mpu9250 互补滤波 稳定性 鲁棒性
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冲击波测试仪姿态测量系统研究 被引量：1
4
作者 张超颖 丁永红 +2 位作者 裴东兴 尤文斌 张钰龙 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第5期198-202,共5页
为了准确评估楼宇、舱室、厂房或战舰等受限空间内爆炸冲击波的毁伤威力,消除由于测试仪的姿态改变造成的测试误差,设计了一种冲击波测试仪姿态测量系统及角度解算方法。通过MPU9250传感器采集因舱壁或墙壁的倒塌或形变引起测试仪姿态... 为了准确评估楼宇、舱室、厂房或战舰等受限空间内爆炸冲击波的毁伤威力,消除由于测试仪的姿态改变造成的测试误差,设计了一种冲击波测试仪姿态测量系统及角度解算方法。通过MPU9250传感器采集因舱壁或墙壁的倒塌或形变引起测试仪姿态变化的原始数据,采用四元数法进行姿态变换,结合系数优化的卡尔曼滤波算法对姿态角进行融合,并进行验证。实验结果表明:基于卡尔曼滤波的数据融合算法可行,降低了解算误差,满足对测试装置姿态数据采集分析的需求,为后续研究冲击波在受限空间的传播规律提供了依据。 展开更多
关键词 姿态测量系统 冲击波测试装置 四元数 卡尔曼滤波 mpu9250传感器
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基于MEMS传感器的姿态解算研究 被引量：4
5
作者 孙蔚蓝 钱莉 《化工自动化及仪表》 CAS 2018年第11期865-868,898,共5页
针对运动载体姿态测量的需求,利用MPU9250传感器采集运动载体的实时数据,但该传感器精度低,解算得到的姿态值与真实值之间存有较大误差。为此,以欧拉角与四元数微分方程作为解算姿态角的基础,根据自适应互补滤波算法,修正陀螺仪的值,解... 针对运动载体姿态测量的需求,利用MPU9250传感器采集运动载体的实时数据,但该传感器精度低,解算得到的姿态值与真实值之间存有较大误差。为此,以欧拉角与四元数微分方程作为解算姿态角的基础,根据自适应互补滤波算法,修正陀螺仪的值,解算得到姿态角?和θ。再对MPU9250传感器中的磁力计进行基于最小二乘法的椭圆拟合处理,解算得到运动载体的航向角ψ。实验表明:互补滤波与椭圆拟合处理过的数据得到的姿态角与直接解算得到的姿态角相比,精度高、稳定性好。 展开更多
关键词 姿态解算 运动载体 mpu9250传感器 互补滤波 椭圆拟合
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基于MEMS和卡尔曼滤波的姿态解算研究 被引量：13
6
作者 孙蔚蓝 钱莉 《自动化与仪器仪表》 2018年第1期1-3,共3页
根据MEMS陀螺仪、加速度计和磁力计可得到被控对象的两组姿态角，但因为噪声对传感器的数据造成了影响，导致了测量值与真实值存在较大的误差。针对这一问题，提出了卡尔曼滤波算法，该算法对传感器解算得到的两组姿态角进行融合，从而... 根据MEMS陀螺仪、加速度计和磁力计可得到被控对象的两组姿态角，但因为噪声对传感器的数据造成了影响，导致了测量值与真实值存在较大的误差。针对这一问题，提出了卡尔曼滤波算法，该算法对传感器解算得到的两组姿态角进行融合，从而得到高精度的姿态值。应用sTM32F103zET6芯片与MPU9250九轴传感器搭建实验平台，实验测试表明，与二级互补滤波、由传感器得到的两组姿态角相比，经过卡尔曼滤波算法处理之后的姿态角响应快，稳定性好，消除了MPU9250传感器受外界干扰而影响数据测量的问题。 展开更多
关键词 数据融合 mpu9250传感器 卡尔曼滤波 姿态解算
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基于硬件FPU的姿态解算系统设计 被引量：2
7
作者 李伟伟 于纪言 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第7期89-91,共3页
为了提高四旋翼飞行器姿态解算的速度和姿态估计的精度,提出了一种基于硬件浮点运算单元(FPU)的姿态解算系统。以STM32F407ZET6和MPU9250等作为实验平台,对惯性测量单元(IMU)传感器原始数据进行滑动平均滤波处理后再进行互补滤波算法计... 为了提高四旋翼飞行器姿态解算的速度和姿态估计的精度,提出了一种基于硬件浮点运算单元(FPU)的姿态解算系统。以STM32F407ZET6和MPU9250等作为实验平台,对惯性测量单元(IMU)传感器原始数据进行滑动平均滤波处理后再进行互补滤波算法计算,利用数字信号处理(DSP)库的硬件FPU对互补滤波算法进行加速。实验结果表明:本系统可将姿态解算的速度提高至800Hz,俯仰角、横滚角、偏航角的精度分别提升至±0.17°,±0.26°,±0.03°,满足小型四旋翼飞行器姿态解算的精确性和快速性要求。 展开更多
关键词 互补滤波 姿态解算 四旋翼飞行器 浮点运算单元(FPU) 四元数 mpu9250传感器
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深海姿态系统的设计与实现 被引量：1
8
作者 杨磊 李遵伟 +1 位作者 尹航 陈波波 《电子测量技术》 北大核心 2022年第3期37-42,共6页
设计了一种基于MPU9250九轴数据传感器的深海姿态系统解决深海仪器姿态监测的问题,并进行了实验测试验证。系统采用STM32F103C8T6作为主控制芯片,采集MPU9250九轴数据,通过软件算法快速解算出当前的实时运动姿态,并利用三轴加速度数据... 设计了一种基于MPU9250九轴数据传感器的深海姿态系统解决深海仪器姿态监测的问题,并进行了实验测试验证。系统采用STM32F103C8T6作为主控制芯片,采集MPU9250九轴数据,通过软件算法快速解算出当前的实时运动姿态,并利用三轴加速度数据计算出与自然坐标系Z轴的倾角。系统设计有存储模块及实时时钟模块,可以实时将设备的运动姿态、倾斜角度实时记录到存储模块中。并且根据深海仪器使用环境要求,结合有限元设计方法,设计深海耐压仓。实验结果表明,该姿态系统可以实现对深海仪器姿态及倾角的检测,精度可达0.5°,耐压可达4000 m水深。 展开更多
关键词 mpu9250九轴数据传感器 深海姿态系统 姿态 倾角 有限元
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