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一体式倾角数显仪的设计与实现*

2021-11-29苏蓓蓓

科技创新与生产力 2021年10期
关键词:卡尔曼滤波单片机测量

苏蓓蓓,杜 亮,钱 颖

(无锡科技职业学院物联网技术学院,江苏 无锡 214028)

倾角检测类传感器是一种用于测量物体在水平面与初始状态下所成倾斜角度的测量工具,因其结构简单,可靠性高,被广泛应用于桥梁检测、农用机械、航空航天、机械工程等领域[1-2]。在系统工程中,倾角类传感器多用于水平测量,从工作原理上可以分为“气体摆”式、“固体摆”式以及“液体摆”式3种倾角传感器[3]。STM32系列单片机由于其低功耗,性能可靠等特点具有广泛的社会应用前景和推广价值,文献[4]为了能够精确估算锂电池储电状态,设计了一种基于STM32F103RCT6的电池管理系统(Battery Management System,BMS),测试结果表明设计的估算系统具有良好的估算能力。李彩琦等[5]为设计多圈转角智能传感器,利用STM32F 103C8T6微控制器对应的电路作为数据处理模块,设计的该传感器精度高。目前常用的卡尔曼滤波算法[6]、互补滤波[7]、小波变换法[8-9]等方法对惯性测量器件的输出进行姿态角解算。文献[10]针对单一传感器在汽车电子驻车制动系统倾角测量中存在误差和噪声干扰等问题,采用卡尔曼滤波法对两种信号进行融合并滤除干扰,设计了一种MEMS器件的汽车倾角传感器。实验结果表明,设计方案的测量误差低于0.5°,该倾角传感器具有精度高、体积小和抗干扰等优点。王中立等[11]针对目前足式机器人腿部倾角传感器测量时易受到温度、噪声干扰等不足,利用卡尔曼滤波对倾角传感器的输出信号进行处理,然后采用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络模型对滤波信号进行温度补偿,仿真结果表明提出的算法对倾角传感器信号的噪声能够很好地滤除,测量误差控制在0.8%以下。……

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