隨著我國經濟的迅速發(fā)展、科技的不斷進步和生活水平的不斷提高,人們的出行頻率大幅增加。在旅途中,我們享受著智能電子產品的便利的同時,也體會著旅途帶來的疲憊,繁重的行李箱是造成旅途疲憊的重要因素。為解決這一問題,將現有技術運用在行李箱中,讓行李箱實現對主人的自動跟隨。本課題以UWB（Ultra Wide Band）技術為定位手段,利用紅外和超聲波測距技術檢測障礙物,通過輪轂電機驅動行李箱對目標進行跟隨。本文首先對行李箱系統(tǒng)進行總體規(guī)劃,詳細分析了系統(tǒng)的功能需求,根據功能劃分為不同模塊;其次,分析了系統(tǒng)實現的理論基礎,包括基于自適應卡爾曼濾波的UWB雙邊雙向測距法和跟隨目標的TOA定位方法,以行李箱的運動和跟隨模型給出了跟隨控制策略;然后,對系統(tǒng)的軟硬件進行具體設計,將系統(tǒng)硬件以功能劃為分UWB基站和標簽模塊、壁障模塊和電機驅動模塊,選擇合適的元器件設計出各個模塊的通用接口電路和主要功能實現電路,將系統(tǒng)軟件的設計分為UWB基站和標簽模塊測距軟件、避障模塊的障礙物檢測軟件、電機驅動模塊的FreeRTOS多任務軟件。電機驅動模塊通過RS485總線采集UWB基站的標簽距離和避障模塊的障礙物距離等原... 

【文章頁數】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 UWB起源及特點
    1.3 跟隨行李箱國內外研究現狀
        1.3.1 國外跟隨行李箱研究現狀
        1.3.2 國內跟隨行李箱研究現狀
    1.4 本文的研究內容與結構
        1.4.1 研究內容
        1.4.2 論文結構
第2章 跟隨行李箱系統(tǒng)總體設計與理論基礎
    2.1 系統(tǒng)總體規(guī)劃
    2.2 UWB測距方法
        2.2.1 UWB測距原理
        2.2.2 AKF距離濾波方法
    2.3 UWB定位方法
        2.3.1 常用定位方法
        2.3.2 跟隨目標的定位方法
    2.4 行李箱跟隨目標方法
        2.4.1 行李箱運動模型
        2.4.2 跟隨模型與控制方法
    2.5 本章小結
第3章 跟隨行李箱系統(tǒng)的硬件設計
    3.1 電源電路和通用外設電路
        3.1.1 電源電路設計
        3.1.2 通用外設電路設計
    3.2 UWB定位模塊硬件設計
        3.2.1 微處理器電路設計
        3.2.2 UWB射頻收發(fā)電路設計
        3.2.3 射頻疊層PCB設計
    3.3 避障模塊硬件設計
        3.3.1 超聲波發(fā)送電路設計
        3.3.2 超聲波接收電路設計
        3.3.3 紅外接近開關電路設計
    3.4 電機驅動模塊電路設計
        3.4.1 微處理器電路設計
        3.4.2 驅動與保護電路設計
        3.4.3 轉速測量電路設計
    3.5 本章小結
第4章 跟隨行李箱系統(tǒng)的軟件設計
    4.1 系統(tǒng)軟件總體框架
        4.1.1 軟件功能結構
        4.1.2 系統(tǒng)模塊間的RS485 通信協(xié)議
    4.2 UWB模塊軟件設計
    4.3 避障模塊軟件設計
    4.4 電機驅動模塊軟件設計
        4.4.1 FREERTOS系統(tǒng)基礎知識
        4.4.2 電機驅動模塊FREERTOS軟件設計
    4.5 本章小結
第5章 系統(tǒng)功能測試
    5.1 UWB射頻模塊測試
    5.2 避障模塊測試
    5.3 電機驅動模塊測試
    5.4 整機測試
        5.4.1 非視距測距濾波測試
        5.4.2 標簽的定位測試
        5.4.3 目標跟隨測試
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 本文工作總結
    6.2 下一步工作展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間獲得與學位論文相關的科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[4]恒溫晶振OCXO自適應馴服保持技術研究[D]. 馬彥青.西安電子科技大學 2011
[5]Kalman濾波理論及其在通信與信號處理中的應用[D]. 邱鳳云.山東大學 2008



本文編號：3697619