多個MEMS加速度計融合的數(shù)字傾角儀.pdf

1、傾角儀是測量待測平面傾角的儀器。傾角儀在測繪儀器、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控制、汽車電子控制、海上平臺監(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布置方案，并根據(jù)傳感器件輸出信號的特性，設(shè)計了新的傾角計算方法，實現(xiàn)了該軟硬件系統(tǒng)。大量實驗測試結(jié)果表明本文設(shè)計的多個MEMS 加速度計融合的數(shù)字傾角儀在測量范圍和精度上均

2、達(dá)到了較高的技術(shù)水平，因此具有重要的工程應(yīng)用價值。
　　 本論文研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點：
　　 (1)對國內(nèi)外傾角儀的研制狀況進(jìn)行了廣泛的調(diào)研。并對傾角儀內(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)理論和實際使用經(jīng)驗，對兩種典型的MEMS 加速度計布置方案的優(yōu)缺點進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
　　 (2)針對現(xiàn)有數(shù)字傾角儀工作性能的不足，結(jié)合MEMS 加速度計輸出信號的特性，提出了一種新的多個MEMS 加速度計布

3、置方案——多個加速度計對稱展開的布置方案；在此基礎(chǔ)上，引入了可信區(qū)間和可信加速度計的概念，判定惟一可信加速度計，根據(jù)惟一可信加速度計的傾角計算值，結(jié)合多個加速度計之間的幾何位置關(guān)系，計算出待測平面的精確傾角值。
　　 (3)完成了多個MEMS 加速度計融合的數(shù)字傾角儀的軟硬件實現(xiàn)。在系統(tǒng)的設(shè)計中，Atmega128L 單片機(jī)采用中斷的方式實現(xiàn)對五個加速度計輸出信號的采集，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)運行算法