复合导引小车行进轨迹规划研究

论文摘要

可移动自主攻击微系统是一种融合信息采集、分析、传递以及攻击执行的无线传感器网络系统。在这个系统中,布置不少于5个的具有行走、感知、攻击功能的智能小车,系统职守期间,小车出动次数频繁,能否顺利导引小车返回成为关键。本文正是对复合导引小车行进轨迹规划的研究。本文概述了课题的国内外研究现状与发展趋势,提出了课题的系统总体设计方案,结合课题背景较高的导引精度要求(小于50mm),提出了声导引与电磁导引的复合导引方法。在声导引系统中,提出了一种全新的定位方法,不同于主动定位,也不同于被动定位,即采用标准声源发射信号、基站传感器阵列接收处理信号、网络节点通讯定位来完成。电磁导引系统采用埋地导线导引方法,其中对通电导线布局、小车跨越导线前后的行进方向判别作了详细研究。最终在电路设计的基础上,完成了对小车行进路线的复合导引。文章中通过实验说明了导引的可行性,在声导引电路设计、电磁导引电路设计方面进行了大量工作研究,测试结果表明复合导引方式的实用性、可靠性与优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源和背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.1.3 研究背景
• 1.2 国内外技术现状
• 1.2.1 声导引技术现状
• 1.2.2 电磁导引小车现状
• 1.3 本文工作安排
• 2 系统总体方案设计
• 2.1 研究目标及主要内容
• 2.2 系统总体方案
• 2.3 声导引单元组成及工作原理
• 2.3.1 系统单元组成
• 2.3.2 系统工作原理
• 2.4 电磁导引单元组成及工作原理
• 2.4.1 系统单元组成
• 2.4.2 系统工作原理
• 2.5 本章小结
• 3 声导引技术研究
• 3.1 概述
• 3.2 导引设计
• 3.2.1 声源设计
• 3.2.2 定位方法选择
• 3.2.3 声传感器及其阵列选择
• 3.3 时延测量电路设计
• 3.3.1 声信号采集滤波模块
• 3.3.2 声信号预处理模块
• 3.3.3 A/D采样模块
• 3.3.4 数据处理模块
• 3.3.5 总体电路图
• 3.4 时延估计算法
• 3.4.1 时延估计算法概述
• 3.4.2 时延估计算法介绍
• 3.5 广义相关法时延估计
• 3.5.1 广义相关算法推导
• 3.5.2 互相关时延估计加权函数
• 3.5.3 内插算法介绍
• 3.6 实验数据分析
• 3.7 本章小结
• 4 电磁导引技术研究
• 4.1 导引原理
• 4.2 系统设计方案
• 4.2.1 信号处理电路
• 4.2.2 导引方式设计
• 4.2.3 通电导线布局选择
• 4.2.4 磁传感器选择及布局
• 4.2.5 小车方向判别
• 4.2.6 小车导引完成判别
• 4.3 设计原理
• 4.4 电源设计
• 4.4.1 振荡电路模块
• 4.4.2 功率输出电路模块
• 4.4.3 恒流控制电路模块
• 4.4.4 电源模块
• 4.5 电磁信号检测电路设计
• 4.5.1 信号采集调理模块
• 4.5.2 信号运算模块
• 4.5.3 输出模块
• 4.5.4 电源模块
• 4.6 本章小结
• 5 误差分析
• 5.1 声导引误差分析
• 5.1.1 时延误差
• 5.1.2 声传感器安装的误差
• 5.1.3 有效声速的影响
• 5.2 电磁导引误差分析
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文研究工作总结
• 6.2 进一步工作及建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢