一种低成本的物体姿态监测系统及方法

摘要

一种低成本的物体姿态监测系统，包括：姿态测量装置和上位机模块；姿态测量装置由测量模块、输出模块和存储模块组成；测量模块包括主测量系统和辅助测量系统，主测量系统由三轴陀螺仪构成，辅助测量系统由三轴加速度计和电子罗盘构成；对三轴陀螺仪、三轴加速度计的和电子罗盘的测量误差，包括初始误差和安装误差进行校准及滤波；再将主测量系统和辅助测量系统的测量值经过姿态解算和信息融合得到准确姿态角信息；输出模块实现姿态角信息蓝牙传输；存储模块将准确姿态角信息和系统状态参数以文本方式存储；上位机模块使用蓝牙无线接收测量装置的输出模块测量结果，实时渲染输出物体3D模拟运动、姿态角信息及系统状态参数，通过设置自定义阈值实现物体危险状态判断，完成预警监控。

主权项

一种低成本的物体姿态监测系统，其特征在于包括：姿态测量装置和上位机；姿态测量装置由测量模块、输出模块和存储模块组成；测量模块包括主测量系统和辅助测量系统，主测量系统由三轴陀螺仪构成，辅助测量系统由三轴加速度计和电子罗盘构成；对三轴陀螺仪、三轴加速度计的和电子罗盘的初始误差进行校准及滤波，其中保证三轴陀螺仪、三轴加速度计和电子罗盘测量精度，使输出的测量值具有良好鲁棒性，得到准确角速度和加速度；再将主测量系统和辅助测量系统的测量值经过四元数法姿态解算和卡尔曼滤波的信息融合，使辅助测量系统实时校准主测量系统，获得了较好的测量结果，从而得到准确的姿态角；输出模块实现姿态角、角速度、加速度的测量数据无线传输；存储模块将测量数据以文本方式存储，测量数据包括运行时间、角速度、加速度和姿态角；上位机无线接收姿态测量装置输出模块的测量数据，实时渲染输出物体3D模拟运动和测量数据，通过设置自定义阈值实现物体危险状态判断，完成预警监控。