Avec le développement rapide de la science et de la technologie, les gens ont commencé à mains libres, accorder plus d'attention à l'intelligence et de l'équipement d'information. Bien que les roues bagages peuvent aider l'effort pour les personnes, mais aussi ne peut pas répondre à la demande plus élevée pour la vie des gens intelligents, mais de suivre la voiture si smart box avec fonction de suivi automatique, il peut réduire considérablement le fardeau du peuple. La méthode de contrôle et la méthode de positionnement nombre de voitures intelligentes à suivre Bien que semblent actuellement, mais à cause des limites des systèmes de contrôle et de précision de positionnement, le visage de base suivant le résultat est satisfaisant, seule fonction et d'autres questions.
Cette conception fournit un dispositif intelligent pour suivre, et ont une meilleure méthode de contrôle, suivre la voiture intelligente peut être plus en toute sécurité et de suivre efficacement leurs maîtres, ou dans le cas de manquer le trouble du chemin cible ne se produit pas. Cette conception présente un algorithme de localisation, en suivant les coins intelligents côté de la voiture sont fixés une station de base, étiquette mobile en face de la personne qui détient les deux stations de base, premier algorithme de temps d'arrivée (heure d'arrivée, TOA) stars tag la distance entre les deux stations de base, les données traitées, puis en utilisant des calculs trigonométriques en relation avec le point milieu des deux stations de base en tant que point de référence, une ligne droite comme une ligne de référence où les deux stations de base, l'ordinateur de poche obtenus à partir d'une distance de référence entre l'étiquette et le point de référence angle de la ligne, puis la distance résultante et l'angle valeur de mesure est comparée avec les valeurs réelles et l'analyse d'erreur, les résultats attendus: l'erreur de distance est inférieure à 10 cm, l'erreur d'angle ne dépasse pas 10 °.
1 conception du système
Les premières expériences ont réalisé une série de sélection des programmes, un seul des solutions Bluetooth, infrarouge seul programme, un seul 433 MHz unique des solutions et des programmes sans fil à ultrasons sont de vérifier l'effet est pas idéal. L'adoption finale de solutions combinées sans fil et Bluetooth.
principe de conception et de fonctionnement du système est la suivante: par des signaux de transmission en boucle à main, le module RF reçoit les signaux, filtrer le bruit et des signaux fiables avec un faible algorithme de filtrage passe pour les données de prétraitement. La figure 1 représente une vue schématique d'un véhicule suiveur de positionnement préliminaire à puce, le signal peut être distance prédéterminée de la main à l'anneau par deux modules RF algorithme de TOA, la distance entre les deux module RF fixe en utilisant la formule de Heron et les principes de la zone triangulaire sont égales, à savoir, pour donner chiral anneau avec deux lignes droites perpendiculaires à la station de base, où la distance h, la compensation obtenue par le capteur par un bracelet erreur hauteur verticale de X et le module de fréquence radio, par le théorème de Pythagore peut être calculée avec le véhicule suiveur à puce annulaire de la main la distance horizontale linéaire L. Ceci achève le travail de positionnement initial intelligent pour suivre la voiture, avec le processus de l'algorithme de filtre passe-bas et algorithme de filtrage de Kalman pour la fusion de données, de réduire les erreurs autant que possible.
l'équilibre de l'information de positionnement préliminaire contraignant capteur 9-axe et une erreur de données de contre-réaction continu du module de capteur de profondeur, le PID discret (Proportion d'intégration Differentiation, PID) algorithme Production intervalle de données de 50 ms, de sorte que le véhicule suiveur intelligent est toujours dans une étable État, après l'achèvement du positionnement précis de la voiture. Le positionnement précis du module d'évitement d'obstacle d'information combiné, le capteur gravité commande de rétroaction de l'algorithme PID dans l'unité de commande STM32 floue, et la position réelle de l'intelligence de l'anneau d'adversaire pour suivre la fusion d'informations de circulation réelle du véhicule, le filtrage et des règles d'analyse, la planification de trajet optimal complet , algorithme de planification de chemin utilise ici un algorithme d'optimisation en essaim de particules pour résoudre le processus de solution optimale (optimisation par essaim de particules, PSO) .
Chaque module peut également avoir des informations sur la dernière étape de filtrage et filtrage de Kalman passe-bas, pour éviter la perte de données, afin de garantir que les données peuvent être synchronisées pour chaque module de commande de module pour le traitement. Module de commande répartition raisonnable des valeurs de modulation de largeur d'impulsion des deux moteurs (Pulse Width Modulation, PWM) en fonction d'informations de chaque retour d'un module de données en temps réel pour contrôler en continu la direction de déplacement et la vitesse du véhicule à moteur en toute sécurité et de manière efficace en fin de compte suivre la fonction suivante.
2 Conception du matériel
Smart suit le cycle de la main cible ayant la transmission de signaux et la réception de fonctions. Suivre véhicule intelligente a une unité de commande, le module d'évitement d'obstacle, deux modules RF, compenser le capteur de hauteur, un capteur de gravité, un capteur de profondeur, le module d'équilibrage et le module d'entraînement. Un total de quatre coins du châssis du module d'évitement de l'obstacle 4, un total de deux extrémités avant et arrière d'un capteur de profondeur, l'extrémité avant du châssis 2 est pourvu d'un module de fréquence radio et le capteur de hauteur, l'extrémité arrière du châssis est munie d'un module d'équilibrage. D'autres moyens sont également prévus sur le châssis. configuration matérielle globale représentée sur la figure.
2.1 module RF
Deux modules RF utilise le module de mini-UWB à puce principale STM32F103T8U6, le circuit périphérique comprenant des modules de DWM1000, modules de puissance, le module de signalisation à DEL et le circuit de remise à zéro. L'onglet de base de module d'un seul tenant par la station de base et les étiquettes de commutateurs DIP. Son rôle est de recevoir les informations envoyées par l'anneau de la main, et transmise au module de commande.
Capteur de compensation de hauteur 2,2
Un capteur pour la détermination de la compensation de hauteur bracelet à puce distance verticale entre le véhicule suiveur, les informations collectées à une rétroaction vers le module de commande. Son rôle est d'optimiser l'emplacement de la boîte, de sorte que le positionnement plus précis.
2.3 capteur de gravité
Un capteur de gravité pour mesurer le poids du bagage suiveur intelligent du véhicule chargé. Lorsque le véhicule suiveur à puce chargé avec différents poids des bagages et ajuste la vitesse du moteur, afin d'assurer que le véhicule puisse suivre la boucle de vitesse commencé avec des supports à différentes charges de poids des bagages.
3 Logiciel de conception
3.1 La principale conception du programme
voiture électrique Smart à suivre après la première initialisation du système, y compris la configuration de l'horloge, l'initialisation du port série requis au programme d'initialisation de la minuterie et de débogage. Suivie d'initialisation du module DWM1000. Après l'achèvement de l'initialisation, la station de base détermine si elle a reçu un signal d'interruption envoyé par la balise, et si oui, l'information de station de base vers le microcontrôleur calcule les données de distance et de l'angle désiré, par l'intermédiaire de l'algorithme de contrôle PID pour le réglage de la valeur PWM du module de commande de moteur, commandant ainsi le moteur la vitesse et la direction, sinon, procéder à la détermination. La conception du processus de conception de logiciels intelligents suit le véhicule représenté sur la figure 3.
3.2 Emplacement et algorithme Description
objet de conception algorithme de cette section est calculée à partir des deux stations de base à portée de main point médian de l'étiquette en attente, et l'écart linéaire de l'angle où les deux stations de base, par l'intermédiaire de la sortie série sur l'écran d'observation et d'enregistrement facile. L'algorithme est décrit comme suit: la figure 4 est un schéma de principe de l'algorithme de localisation expérimentale, le point A dans l'étiquette de poche figure, les points B et C suivi de deux stations de base fixes d'une voiture à puce, la distance entre la station de base et les deux fixe 33 cm , le point D est le point milieu des deux stations de base, de haut segment de bord. Une étiquette tenu à la main à la distance des deux stations de base B et C obtenue par la méthode TOA.
Helen formule est la suivante:
Kalman programmation du filtre 3.3
Il est à des équations d'état du filtre de Kalman linéaire utilisant; algorithme d'estimation de l'état du système pour le système optimal en observant l'entrée de données et la sortie. L'influence du bruit et des interférences dans le système, y compris les données d'observation, et donc peuvent être considérés comme un processus de filtrage. En premier lieu, l'introduction d'une équation différentielle linéaire stochastique:
4 des données de test et d'analyse d'erreur
4.1 Conception expérimentale
Afin de tester la conception du suivi de la précision de positionnement du véhicule intelligent, les expériences de conception suivantes schéma illustré sur la figure. Suivre le côté droit de la puce panier est une vue en plan, dans lequel A et B suivies de deux pieds carrés intelligents plaque de base fixe, C est une étiquette à main mobile, D est A, le point B de deux stations de base.
Dans cette conception expérimentale, neuf points ont été sélectionnés pour les essais, numérotés de 1 à 9. La figure 5. Dans lequel les distances réelles sont 50 points de 1 à 3 cm, les angles réels de 45 °, 60 ° et 90 °, la distance effective entre le point 4-6 étaient 100 cm, les angles réels de 45 °, 60 ° et 90 ° ; la distance réelle entre le point 7 à 9 sont de 150 cm, les angles réels de 45 °, 60 ° et 90 °.
En utilisant l'algorithme décrit dans 3.2 peut être résolu et la carte de distances angle de CDB et affichée via la sortie série. Dans les expériences ont été sélectionnés pour chaque groupe de 100 données de points d'essai consécutifs, et toutes les données est prise en tant que valeur moyenne géométrique pour chaque point de mesure, afin d'éviter un impact de plus par les valeurs extrêmes de la moyenne. Enfin, les valeurs mesurées sont comparées à la valeur réelle, une analyse d'erreur.
4.2 les données de mesure
Après l'expérience, les données expérimentales mesurées et tracées pour chaque point correspondant à la distance et de l'angle en coordonnées polaires, pour obtenir des points de données de mesure représentés sur la figure. 6 FIG.
La figure 6 est un point médian de 1 à 3 distance effective de 50 cm, respectivement, est une mesure de l'angle réel de 45 °, 60 ° et 90 ° des points correspondants; 4-6 points à la distance réelle de 100 cm, respectivement, l'angle réel est de 45 °, 60 ° 90 ° et la valeur mesurée des points correspondants; 7-9 points à la distance réelle de 150 cm, les angles réels de 45 °, les valeurs de mesure correspondant à 90 ° et 60 ° points.
Les mesures de distance et d'angle pour chaque point de la distance et de l'angle sont les valeurs réelles de la différence, la distance et les erreurs angulaires résultant des données correspondant à des points respectifs, des données d'erreur de distance obtenus et reportés sur. La figure 7 et la figure 8. des données d'erreur d'angle représentées sur la figure.
4.3 Analyse erreur
Peut être obtenu à partir de. La figure 7 et. La figure 8, l'erreur dans la présente expérience, la distance entre -2 cm ~ + 9 cm, l'angle d'erreur est comprise entre -8 ° ~ + 10 °, le positionnement et les besoins de conception.
Du point de vue du cours de l'expérience, la source d'erreur de données expérimentales peut avoir:
(1) étiquette main instable. Parce que l'expérience d'une personne tenant une étiquette amovible, il peut y avoir une légère instabilité dans l'expérience conduira à des données biaisées.
(2) les erreurs d'étalonnage de distance et l'angle réel. Et deux points de test de neuf stations de base dans dirigée allant du ruban pratique, ce processus peut être une erreur de mesure existe.
(3) et le plan de base d'une étiquette de poche est pas de niveau. Lorsque le plan horizontal ne se trouve pas avec une station de base de poche balise de la balise de la station de base à la valeur réelle est trop importante, conduisant à plus grande mesure de distance, mesure de l'angle sera trop grand.
(4) la perte de bits de données. Étant donné que le logiciel de calcul partie du programme, la partie décimale est tronquée dans le calcul des données, et les données ne peuvent pas être exactes, conduira à des données d'erreur.
5 Conclusion
Ce document présente une fusion peut efficacement différents modules fonctionnels, le positionnement, les évitement d'obstacles, l'équilibre, suivi, un du réseau dans un coffre-fort, un moyen suiveur fiable, efficace et intelligent, et une méthode de contrôle d'une méthode de positionnement, vérifié par des expériences, la conception actuelle de intelligente le positionnement d'erreur de distance du véhicule suiveur est inférieure à 9 cm, l'erreur d'angle ne dépasse pas 10 °, afin de répondre aux exigences de conception. Dans la conception expérimentale ultérieure, le logiciel continuera d'optimiser la partie de la conception, de sorte que l'erreur Raffiner encore expérimentale. Le système de contrôle de la conception et le positionnement par rapport aux méthodes de l'art antérieur, vous pouvez rendre plus intelligent pour suivre la voiture en toute sécurité et de suivre efficacement leurs maîtres, ou dans le cas de manquer le chemin cible de la maladie ne semble pas sur le marché a également une grande valeur d'application, le renseignement intérieur suivre la croissance et la progression du domaine a aussi une signification importante.
références
Ding Bowen, Jin Qichun, Ren juin etc. infrarouge IAP15F2K61S2 MCU et de manutention autoradio . Les capteurs et la technologie Instrumentation 2017 (10): 110-114.
armure Wang. Based AGV navigation et le contrôle UWB intérieur technologie de localisation sans fil Chengdu: Université de science et technologie, 2018.
Zhaohao Ning, Niexian Bo, Li-off, etc. Système de transport suivre automatiquement Automatisation applications, 2015 (12): 69-71
Liu Lei, Sun Xiaofei, Zhang Yu base STM32 peut suivre la conception de la voiture intelligente à distance Electronic Technology Mesure, 2015 (6): 31-33.
Wang Fei recherche de navigation à l'intérieur du robot mobile et la technologie de positionnement de UWB Harbin: Harbin Engineering University, 2017.
Il Jingjing, Jiang Ping, Feng Xiaorong navigation Etude des véhicules sans pilote basée sur un algorithme UWB Électronique de mesure et instrument, 2016,30 (11): 1743-1749.
Cai Lei, Zhou Tingting, Guo Yunpeng, etc. suivre la localisation basée échographie de voiture intelligente Electronic Technology mesure, 2013,36 (11): 76-79.
Lu Jingyu, Yu Wentao, Zhao, etc. La conception de robots ultra-large bande mobile basé sur le système de positionnement à l'intérieur Electronic Technology, 2017,43 (5): 25-28.
ibraheem M.Gyroscope-système amélioré mort de localisation à l'estime pour un Walker intelligente 0,2010 Conférence internationale sur l'information en réseau et l'automatisation (ICINA) .IEEE, 2010: 67-72.
Victor Lee, Wang pratique, l'armée, et TOA algorithme basé sur le centre du système de localisation du véhicule Communication Technology, 2001 (5): 23-25.
Xue Hui, Wang Ling Cong. Basé sur le système de contrôle de fonctionnement du moteur SMC algorithme PID Machine Tool électrique, 2006,33 (1): 51-52.
dans les problèmes d'optimisation de l'ingénierie Libing Yu, Xiao Yun poésie, Wang Lei algorithme .PSO Génie informatique et applications, 2004,40 (18): 74-76
Informations sur l'auteur:
Huhai Bing 1,2, Zhang a atteint 1,2, 1,2 Zhengxi Peng, Ling était cher 3
(1. Institut de technologie optoélectronique, Hefei Université de technologie d'affichage de spécialité National Engineering Laboratory, Hefei 230009, Chine;
2. Institut de technologie optoélectronique, Hefei Université de technologie d'affichage avancée Laboratoire d'État clé du ministère, Hefei 230009, Chine;
3. Wuhu Institut de formation technique et professionnelle du génie électrique, Wuhu, Anhui 241006)
