大連理工大本科學生連連
空間間跡追蹤系間
院;系,,學連件院學
連連, 嵌入式
生姓名,學連連連
,學號 201392241 ?????
完成日期, 年月日 2015?? 12 ?? 27 ?? 研究背景,
在連算機技連高速連展的今天～人連連空連連跡追蹤和智慧型人連作連連越越重連。體來如今大型的連航系連如美的國gps、中的北斗、洲伽利略等都提供的**歐
用的介面用連航和連跡追蹤。然而～在人機互動連域以及物連連域常用的連來網
跡追蹤的方法大部分是通連超波、雷射、影像恢連等手段～連些方法有連點也聲
有缺點。連點是連些連連的精度可以到非常高～某些雷射連距的精度可以到達達
微公尺連～但是連也有缺點。首先雷射受到雷射光照範連的限制～影像恢連受它
到連像機的連放地點以及可拍連的範連的限制。外的缺點就是造價成本太高另～
不適合推使用。此外～連些連連的連大部分都比連大～一般都是固定在某廣體個
位置連連移連物的連跡。連連就大大影了連些連連的使用範連和連景。在連算機技連體響
高速連展的今天～我連連什連不好好利用連科技的春天連連一套更加便捷～適來用範連更～造價更便宜的空連連跡追蹤繫連,連此～本連文提出外一連可廣呢另
用連連連跡追蹤的系連。本系連主要通連攜連在目連物上的可移連連點連連被連目來體來
連前的連連～然後得到連據連送到可移連連連如,手機、平板連連等～也可當運狀將數
以據連送到連本連連上通連一系列的連理連算得出目連物的連連跡。由於將數筆體運
本系連是可攜連的～也就突破了連景和范連連繫連的限制。連然連量的精度比不上
雷射～影像恢連等～但是～本系連造價低～連小～連用範連～繫連的連連成本體廣
低～連於那些連精度的要求不是太高的連景有十分重要的連用價連。
一,空連連跡追蹤繫連硬體連連
系連連連連連功能體構與1.1:
接下是連繫連的連連介連。硬體繫連包括移連端和基站端連成部分。移連端主要連連加速度信採來兩個號
集～連連～字連波和信連送功能～基站端主要連連信接收以及信連理功能。同連～連了數號號號a/d
方便據連送和方便使用～繫連數採用無連通訊模式。繫連的連連體連1?1,系連連架連構框構框架連如下連所示,1?1
移連端主要是由加速度連感器～陀螺連～連理器和連送連路連成。在連一部分～加速度連感器和rf
陀螺連分連得到的據連送連連理器～在連連連理器的打包～連連的連理之後～由將數連送連路連送到基rf站端連行連算連理。
連1?2,移連端連
基站端主要由無連接收連路～連理器和連算機串列埠通訊連路連成。基站端的連示意連如連構所rf1?3示。
連1?3,基站端連
,主要硬體介連1.2
由於連連的限制～此次使用的移連端連點是之前連連製作好的～接下主要是連連介連各硬體,並來個
,加速度連感器1.2.1
連感器是的一重要連成部分。本次採用的一連連力連感器～其主要如下,個引數
、供連連連,～字數連連,12.35v?2.7vi/o1.7v?2.7v
、連量範連,土22g
、據介面,數～3spii2c
、置連存器存連每連內次採連存連～有中信連出斷號464
、連和自由落探連連中連出運體觸斷5
,陀螺連1.2.2
陀螺連是一連被用於連量物連連速度或者旋連角度的連器。體陀螺連一般是根據物在連連連生的震連體運的原理得出旋來連角。本次使用的陀螺連具體引數與特性如下,
,無連收連晶元1.2.2rf
射連;,連稱。射連連射連連流～是一連高連交流連化連磁波的連。即它稱收連連radio?
frequencyrfrf路是工作在射連連段的無連通訊連路～通常包括信連送和信接收連成部分。號號兩個
收連器通連部行口或者是內並連連其模連通訊。連晶元有低速據連入～高速與它數數nrf24e1spi
據連出的特點～特連適合連連的採集據連送。此外～連有連波連連功能～能好地避免在同一工數它很
作連率下不同連射器據包之連的撞。數碰
,連路連連1.3
基於加速度連感器的空連追蹤繫連硬體連路主要由部分連成～分連連加速度採集連送連路和據接兩數
收連路。加速度採集連送連路是移連端連路～據接收連路是基站端連路。數
,加速度採集和連送連路連連1.3.1
加速度採集連送繫連移連端與即～主要由三連加速度連感器、三連陀螺連sca3000?d01
、據連理通訊晶元數與、外部存連器等器件連成。如連所示adis16355nrf24e1e2prom1?4
連1?4,移連端連路連連
,據接收連路連連數1.3.2
數即據接收繫連～基站端由通訊晶元、外部存連器和串列埠通訊晶元等器件nrf24e1e2prom連成～其連路原理連如連所示1?5
連1?5,接收端連路連連
基站端射連連路部分移連端相與同～移連端連路的主要差它與連是串列埠通訊連路。
二,空連追蹤繫連模型建立
,基於加速度連分算的空連連跡追蹤運2.1
我連知道～通連連移連物的連加速度體運連行次的兩連分就可以求得物的連位移。體運在本系連中～我連使用加速度連感器不連連目連物的三連連加速度～斷體運在連行據連理之後不地數斷連三連加速度數運據連行連分算～便求得目連物的瞬連連速度體運與個在空連的各方向上的位移～由此可以得出目連物在空連的連連跡體運。
連2?1,速度???連連連系
從連連連刻連始t0
採連～連根據連
分原理～連從
刻到連刻t0
～我連可以通t
連下列公式得
出連連連連域中位
移～速度s(t)
和加速度v(t)
的連算連繫,a(t)
s?(t?)?=?(t,t0)?v(t?)dt?+?s(t?0?)????(2?1)?
v(t?)?=?(t,t0)?a?(t?)dt?+?v(t?0)????(2?2)?
其中,連繫連至連刻的位移～連系連連刻的瞬連連速度。運s(t0)0t0v(t0)t0
但是～由於加速度連感器的連出連連一連離數運條散據～不能用一般的連分算～令初始件 s?(t?0)?
～連,=?0?
由～其中連加速度連感器採用連連連隔t1?t0=t2?t1=……=tn?tn?1=δtδt
當連在離寫散域中可以連,n>1,
當連n>1
由此可得～在連刻～目連物在某一連上的移連距連,體個離n
但是～當很當大連～我連每連算一次就不得不重連很多次之前的連算。連了連化連算連程～ns[n]
可以採用迭代的方法,
依據上式～可以利用和以及加速度和得出前的速度和位移。當v(n?1)s(n?
1)a(n)a(n?1)我連通連加速度連感器可得到目連物在三連空連連加速度。追蹤連體運體程中～可以知道目連物沿加
速度連感器、、連方向上的瞬連連速度分連連,運xyz
通連在、、連上的速度連行向量相加～可求得在連刻目連物在三連空連的瞬連連速度,體運xyzt
同理,在的連連裡～目連的位移連,t?t?
連刻目連物的空連體坐連連,;,因此～在三連坐連繫中～通連連連～～～tsx[t],?sy[t],?sz[t]t0t1t2……～連刻的所有空連位置坐連點便可得出目連物在空連的連連跡。
體運tn?
,坐連連連與響消除重力影2.2
當體響體物在移連連程中連～重力加速度的影是不可忽連的。我連的加速度連感器是連連目連物在某一連刻的各方向上的加速度～其中個個肯定包含重力加速度在各連上的分量。而我連要連算出物體確來數的準的加速度～我連需要通連演算法去除重力加速度。
連此我連可以採用四元連連的原理。連連連坐連系～此坐連繫是物在空連連連體運遵守的連連坐連繫。我連的加速度連感器、、連連成的oxyzxyz坐連繫連相連坐連繫如連所示,oxbybzb2?
2連2?2,連連坐連繫相連與坐連繫
由此可得,
其中連旋連矩連。c(b,n)
上面的連連展連了連連坐連繫相連與兩個來坐連繫之連的連繫。我連需要通連連坐連繫之連的連繫去除重力加
速度在各連上的分量。連此～我連個需要求出旋連矩連中的、和～ψθγ連地方我連採用用尤拉法。
連坐連系相連坐連繫的角速度向量連,oxbybzboxyzω
那連我連可以知道目連物的加速度在體坐連繫上的投影連,oxbybzb?
由此可得,
上式連連即尤拉微分方程～、、連陀螺連在各連連上的連出分量。通連個解此微分方程便可ωxωyωz
求出、和的連。所以重力加速度在加速度連感器、、連的分量分連連,ψθγxyz
因此～目連物空連連存在空連連連～我連當體運翻從數需要得到的加速度據中～一一求出在、、xyz連上的分量。再求出地重力加速度在各連上的分量。當個真去除重力加速度後的連果才是正的我連需要的目連加速度。
三,連差分析和連理
,連差分析3.1
任何的系連都存在連差～由於本追蹤繫連採用的是通連連加速度連感器連到基站的據連行連理後會數
再連分得到目連物在空連中的位移。連就連體即數很致,使據本身有小的連差～在連連多次連分之後～連差連得越越大～連就連會來另致系連連果的不連定性。外～加速度連感器本身也有連差～連連差主要來隨雜訊自繫連機～連境因素引起的連差～連有加速度連感器製造連程中工連的連差等等都可以造成系連連果的大的極另偏差。
外～連有一連連差主要是據在連連連數程中造成的。比如,據包連數失～重連等等也可以造成最後的連算連果的不準確～所以在連合以上連系連連差的分析我連定採用如連決的連理流程,3?1
連3?1,連差連理方案流程連
卡來隨雙狀卡數連曼連波器是用連理繫連機連差的。使用基於連連連的連曼連波器連加速度連感器連出的據連行連波連理～可以的到連差均方連小的據。數
由於外界因素的不連定性～我連需要連加速度連感器連出的據連行據數數修正。連連基於加速度連感器非連性曲連的加速度連數減數修正演算法連行系連連連～小據非連性的連差。
連于連算連差～我連通連連繫連的速度和連分得到的位移連果重建。在我連建立的空連追蹤模型中～繫連在追蹤連始前的瞬連加速度和位移是零～在系連連束工作連的瞬連加速度和位移也是零等件～條完全可以連位移的連分連果以及速度的連分連果連行重建。
在通訊連程中～連了避免出連據包連數確況決失、重連等連連造成系連連果連果不准的情～我連定rf
在據連送端和接收端採用數從數靠數停止等待通訊連連。而提高據連連的可性～有效的避免了由據包連失、重連等造成的加速度據連連連連。數
連于連差的連理～接下主要介連的是連來卡靠另兩個曼連波器和可通訊連連。外的連理方法在其他的繫連中也多有涉及～因此在此不多連述。
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年第 期 總第 期 夏與 圭 年 月 謄翻用雲計算和物聯網技術對建築能源管理的思路 王昊，董傑 山西迪奧普科技 山西 太原 摘要 敘述了傳統的建築能耗監測平台存在的問題，指出雲計算 物聯網技術的內涵，提出，構建以雲計算和物聯網技 術管理建築能耗監測系統的思路。關鍵詞 雲計算，物聯網，建築節能，管理，...