[發明專利]基于浮點型DSP的運動載體姿態傾角測量方法及裝置

無效

• 申請號: 201210087728.3
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102607509A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 高建龍;潘曉偉;單梁;戴躍偉;李穎;韓成祥;楊陽;李曦
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種基于浮點型DSP的運動載體姿態傾角測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將陀螺儀及其處理電路和加速度計及其處理電路構成的慣性測量單元IMU安裝在被測運動載體上，用于測量反饋運動載體的姿態角度和角速度信息；

步驟二：32位浮點型DSP通過IIC總線將IMU采集的數據進行實時分析處理后得到三種動態角度值，即陀螺儀測量值、加速度計測量值、經DSP濾波處理后的動態值，之后DSP通過SCI把數據發送出去；

步驟三：以虛擬示波器方式對步驟二中的三種數據波形進行實時記錄、保存和顯示。

2.根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，所述步驟二中的浮點型DSP進行數據處理包括以下步驟；

步驟一：DSP通過IIC總線對IMU模塊進行校正和讀寫；

步驟二：DSP使用公式???????????????????????????????????????????????得到加速度計測量的x軸角度值；

步驟三：DSP使用公式得到陀螺儀測量的x軸角速度；

步驟四：DSP采用卡爾曼濾波算法將兩種信號進行融合；

步驟五：浮點型數據轉成四字節整型數據；

步驟六：DSP通過SCI發送數據；

其中，ac_x，ac_y，ac_z分別為加速度計傳感器測的各軸加速計分量；是弧度到角度的轉換值，為常值57.29578；和分別為陀螺儀實時測量的角速度和陀螺儀校正初值，為陀螺儀的靈敏度。

3.根據權利要求1所述的測量方法，其特征在于，所述步驟三中的虛擬示波器是在PC機中使用虛擬儀器軟件和虛擬儀器軟件架構VISA編寫的以虛擬示波器方式顯示波形的上位機軟件；其中所使用的虛擬儀器軟件為常用的LabVIEW軟件。

4.一種使用基于浮點型DSP的運動載體姿態傾角測量方法的裝置，包括慣性測量單元IMU、電源電路（201）、浮點型DSP電路（301）、SCI轉USB通信電路（401）、上位機（501），電源電路（201）分別與IMU模塊、浮點型DSP電路（301）、SCI轉USB通信電路（401）進行連接，IMU模塊通過IIC總線與浮點型DSP電路（301）進行連接，浮點型DSP電路（301）通過SCI接口與SCI轉USB電路（401）進行連接，SCI轉USB通信電路（401）與上位機進行連接；其特征在于：慣性測量單元IMU包括陀螺儀及其處理電路（101）和加速度計及其處理電路（102）電路，陀螺儀及其處理電路（101）包括依次連接的陀螺儀、模數轉換電路ADC、數字濾波電路、帶FIFO的IIC接口電路，加速度計及其處理電路（102）包括依次連接的加速度計、模數轉換電路ADC、數字濾波電路、帶FIFO的IIC接口電路。

5.根據權利要求4所述的一種使用基于浮點型DSP的運動載體姿態傾角測量方法的裝置，其特征在于：所述的浮點型DSP電路（301），其內部自帶一個單精度浮點單元，支持硬件浮點運算。