基于mems传感器的运动轨迹测量系统设计

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1、■１３２０３０３８０分类号ＴＴＯ２．９学号密级系考又和Ａ舞Ｘ＇ｉａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ全曰制专业学位硕±学位论文馨题目基于ＭＥＭＳ传感器的运动轨迹测量系统设计作者姓名导师姓名、职称张家田教授学科（专业领域）名称仪器仪表工程提交论文日期２０１６年６月旧学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果也不包含

2、为获得西安石油大学或其它教育机构的学位；或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处一，本人承担切相关责任。’－屋Ｗ１论文作者签名：日期；＞已学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，目Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有？任何方法发表、复制、公开阅览、借阅Ｗ及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。

3、论文作者签名；日期：心＊Ｉ心－＾严导师签名；日期：戸？注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等）。中文摘要论文题目：基于MEMS传感器的运动轨迹测量系统设计专业：仪器仪表工程硕士生：王望（签名）在导师：张家田（签名）在摘要随着普通人对位置服务的需求逐渐增加，运动轨迹的测量逐渐成为一项研究热点。研究学者们提出了多种研究方案，而基于MEMS传感器的运动轨迹测量系统因为自身不需要依靠外部设备，自主性强，集成度高，结构简单，能耗低等优点和性能特点，在军事、民用、科研等领域得到了广泛的应用。本文首先介绍课题研究背景及意义，阐述了国内外研究

4、现状和现有的测量方法。然后分析行人运动规律，总结步长、步频等步态特征，建立步伐加速度模型，阐述现有的轨迹推算方法，提出了基于计步器原理的测量方案。其次根据测量系统的总体框架设计硬件系统，选择MPU9255和气压计BMP180作为测量传感器，选择STM32F103作为微控制器并完成外围电路的设计。详细阐述了数据采集任务，绘制传感器测量数据波形，观察并分析波形特点，建立误差模型，对数据进行滤波处理。再次，将整个系统按功能特点分为步数测量、航向角测量和高度测量三个单元，针对每个测量单元设计相应的算法流程。最后，将数据发送至上位机，上位机软件采用Matlab编写，用于软件

5、调试和离线仿真，观察各个功能单元测量结果，绘制行人运动轨迹曲线，分析实验误差。研究完成了轨迹测量系统的硬件和软件设计，通过数据采集与仿真实验，分析实验结果，表明：该测量系统的各测量单元都能够比较精确地获取行人的运动信息。集成系统能够跟踪行人的运动轨迹，测量误差相对较低。证明基于计步器原理的测量方案具有可行性。关键词：MEMS传感器、轨迹测量、航向角、计步器论文类型：应用研究II英文摘要Subject：AdesignoftrajectorymeasurementsystembasedonMEMSsensorSpeciality：InstrumentandDevice

6、sEngineeringName：WangWang（signature）Instructor：ZhangJiatian（signature）在ABSTRACTWiththegeneraldemandforlocation-basedservicesincreasinggradually,measurementoftrajectorybecomesahottopicofresearch.Researchershaveproposedvariousmethods,andwithcharacteristicslikelittleexternalequipment,ind

7、ependent,goodperformance,highintegration,simplestructure,andlowpowerconsumption,thetrajectorymeasurementsystembasedonMEMSsensorhasbeenwidelyappliedinthemilitary,civil,scientificresearchandotherfields.Firstly,thispaperintroducesthebackgroundandsignificanceoftheresearch,anddescribesthec

8、urren