DIY一款具運動狀態(tài)追蹤功能的遙控玩具,做守護天使
3.1.3飛機硬件模塊
守護者飛機作為系統(tǒng)的執(zhí)行機構,不僅要求具有較好的機械性能,小尺寸、輕重量等要求;在運動性能的控制上,也具有較高的精度和實時性。
飛機設計有四個模塊:信號接收模塊、存儲器與中央處理控制模塊、飛機執(zhí)行模塊、信息探測模塊。
(1)信號接收模塊:
接收裝置依據ZigBee通信協(xié)議將接收兒童身上的運動信息即傳感器信號傳給存儲器。
(2)傳感器信號處理:
中央處理器從存儲器中讀取數(shù)據,通過算法分析計算初始兒童 X、Y 軸的加速度和轉角,并算出飛機需要的轉速,輸出對應脈寬的脈沖控制飛機飛行,隨時接收飛機的反饋信號做出相應的處理。選用基于ARM的低功耗高性能32位微控制器STM32F103RE來實現(xiàn)。
(3)信息探測模塊:
地磁傳感器檢測兒童活動范圍是否超出設定閾值
執(zhí)行過程大體可以分為預測、觀測和更新三個階段。首先將兒童的位置存儲在一個獨立的狀態(tài)向量中, 然后通過先預測再觀測的迭代遞推過程來估計系統(tǒng)狀態(tài),實現(xiàn)對兒童的定位和距離被觀測點的位置的計算。 執(zhí)行過程的各階段可以描述為:
(a) 預測階段,初始化得到飛機位置和遙控器的相對初始位移;
(b) 觀測階段,當飛機運動時,利用飛機自身攜帶的傳感器識別當前位置的特征,即偏離特
征,獲得遙控器與飛機之間的相對位置,建立量測方程,根據載體預測位置和特征點位置計
算兩者的相對位置關系;
(c) 更新階段,利用觀測信息進行濾波更新,同步更飛機位置和遙控器的位置。
故選用LSM303DLH數(shù)字羅盤可以方便快捷的實現(xiàn)所需功能。
溫度和壓強測量兒童所在的環(huán)境信息
選用LPS001DL壓力傳感器測量環(huán)境壓強、選用STLM75溫度傳感器,測量環(huán)境溫度
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