Luận Văn Hệ thống bàn thử IMU dùng ARM Cortex M3 và Module Bluetooth

MỤC LỤC

Chương Mở đầu : GIỚI THIỆU CHUNG 1
Chương 1: HỆ THỐNG IMU VÀ CÁC TÍNH TOÁN LIÊN QUAN 3
1.1 Các phương pháp mô tả định vị và phương hướng
trong không gian . 3
1.1.1 Phương pháp 3
1.1.2 Phương pháp DCM ( Direct Cosine Matrix) 8
1.1.3 Phương pháp Quaternions . 9
1.1.4 Chuyển đổi giữa các trục . 9
1.2 Hệ thống định vị quán tính INS . 13

1.2.2 Thành phần cấu tạo 14
1.3 Các cảm biến cấu thành một đơn vị đo lường quán tính IMU . 18
1.3.1 Cảm biến vận tốc góc (Gyro) . 18
1.3.2 Cảm biến gia tốc ( Accelerometer) 24
1.3.3 Cảm biến từ trường ( Magnetometer) 25
1.4 Các tính toán xử lý dữ liệu sơ bộ từ cảm biến . 25
1.4.1 Xử lý dữ liệu từ cảm biến trọng trường (accellerometer) . 26
1.4.2 Xử lý dữ liệu từ cảm biến từ trường (Magnetometer) 27
1.4.3 Xử lý dữ liệu từ cảm biến vận tốc góc( Gyro) . 28
Chương 2: LÝ THUYẾT CÁC BỘ LỌC VÀ
VẤN ĐỀ CALIB HỆ THỐNG IMU . 30
2.1 Giới thiệu chung . 30
2.1.1 Các nguyên nhân có thể dẫn đến sai số hệ thống . 30
2.1.2 Sai số của Cảm biến vận tốc góc . 30
2.1.3 Sai số của cảm biến gia tốc . 31
2.1.4 Sai số của cảm biến từ trường . 31
2.2 Các bộ lọc số sử dụng cho IMU . 32
2.2.1 Bộ lọc AHRS 32
2.2.2 Bộ lọc bù . 33
2.2.3 Bộ lọc Kalman . 35
v
2.3 Vấn đề Cân chỉnh hệ thống IMU . 37
2.3.1 Cân chỉnh cảm biến gia tốc 37
2.3.2 Cân chỉnh cảm biến từ trường 39
Chương 3: . 40
3.1 Cấu trúc tổng thể 40

3.2 Giới thiệu phần cơ khí 41
3.3 Thiết kế và thi công phần mạch điện . 44
3.3.1 Mô hình tổng quát phần cứng 44
3.3.2 Giới thiệu ARM cortex M3 LMS9B96 và LPC1769 45
3.3.3 Các thiết kế phần cứng . 58
3.4 Thiết kế và thi công phần mềm 72
3.4.1 Phần thực thi trên MCU . 72
3.4.2 Phần thực thi trên máy tính 73
3.5 Cân chỉnh ban đầu cho mô hình 74

Chương 4: KẾT QUẢ, HẠN CHẾ, HƯỚNG PHÁT TRIỂN 77
4.1 Các kết quả đạt được . 77
4.1.1 Về mặt thực tế 77
4.1.2 Về mặt lý thuyết . 81
4.2 Những hạn chế của đề tài . 81
4.3 Những hướng phát triển 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 83