三維坐標(biāo)測量技術(shù)在現(xiàn)代儀器儀表工業(yè)和機(jī)械工業(yè)中有著重要的應(yīng)用。目前已大量存在的三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)普遍存在成本高、便攜性及可拓展性差等問題。針對這種情況,本文提出一種基于Zig Bee的超聲波三維坐標(biāo)測量系統(tǒng),系統(tǒng)包括硬件設(shè)計部分、軟件和算法部分以及實(shí)驗(yàn)研究部分。首先,對系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計,其具體內(nèi)容為:1)測距電路模塊,包括超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度補(bǔ)償電路、電源電路等;2)Zig Bee數(shù)據(jù)傳輸模塊,包括基于CC2530射頻單片機(jī)的路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)的設(shè)計;3)測試平臺部分,設(shè)計開發(fā)了一個孔板式實(shí)驗(yàn)平臺。然后對系統(tǒng)進(jìn)行了軟件設(shè)計,分別建立了基于魚群算法和粒子群算法的三維坐標(biāo)反演模型,并對其在MATLAB中進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了其可行性。仿真結(jié)果表明,在超聲波傳感器的可測范圍（0.25-3.5）m內(nèi),兩組模型理論值仿真結(jié)果誤差均小于0.1mm,在添加幅值為6mm的隨機(jī)噪聲后,兩組模型反演誤差均有所增大,魚群算法誤差在12mm以內(nèi),粒子群算法在10mm以內(nèi)。在本文所述的三維坐標(biāo)測量問題上,基于粒子群的三維坐標(biāo)反演模型要優(yōu)于基于魚群算法的三維坐標(biāo)反演模型。最后,對系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,... 

【文章來源】：中國計量大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 基于超聲波的大尺寸測量方法國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 論文研究的主要內(nèi)容和意義
    1.4 本章小結(jié)
2 系統(tǒng)測量原理及總體設(shè)計
    2.1 超聲波概述
        2.1.1 超聲波的物理特性
        2.1.2 超聲波傳感器
    2.2 超聲波測量原理
        2.2.1 測距方法簡介
        2.2.2 三維坐標(biāo)估計算法簡介
    2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計方案
    2.4 本章小結(jié)
3 系統(tǒng)模塊設(shè)計
    3.1 測距模塊
        3.1.1 測距方法分析
        3.1.2 發(fā)射電路設(shè)計
        3.1.3 接收電路設(shè)計
        3.1.4 溫度補(bǔ)償電路設(shè)計
        3.1.5 電源電路設(shè)計
        3.1.6 PCB設(shè)計及抗干擾處理
    3.2 ZIgBee數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計
        3.2.1 ZigBee技術(shù)特點(diǎn)
        3.2.2 CC2530射頻模塊設(shè)計
        3.2.3 CC2530底板模塊設(shè)計
        3.2.4 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計
        3.2.5 路由器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計
    3.3 測試臺設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
4 三維坐標(biāo)反演算法數(shù)值仿真分析
    4.1 目標(biāo)函數(shù)
    4.2 人工魚群算法反演模型
        4.2.1 人工魚群算法描述
        4.2.2 人工魚群算法數(shù)值仿真
    4.3 粒子群算法反演模型
        4.3.1 粒子群算法描述
        4.3.2 粒子群算法數(shù)值仿真
    4.4 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.1 三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案
    5.2 測距實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 收發(fā)端距離不同時測量結(jié)果及誤差分析
        5.2.2 收發(fā)端角度不同時測量結(jié)果
    5.3 測距誤差補(bǔ)償
        5.3.1 距離誤差補(bǔ)償
        5.3.2 相對角度引起的測距誤差補(bǔ)償
    5.4 三維坐標(biāo)測量實(shí)驗(yàn)
        5.4.1 魚群算法及粒子群算法坐標(biāo)估計模型測量結(jié)果及誤差分析
        5.4.2 誤差補(bǔ)償后魚群算法和粒子群算法估計模型測量結(jié)果及誤差分析
        5.4.3 坐標(biāo)估計模型精度分析
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論
    6.1 本文研究總結(jié)
    6.2 超聲波三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]一種基于手機(jī)令牌和NFC技術(shù)的身份認(rèn)證系統(tǒng)[J]. 王鵑,唐西銘,王勇,嚴(yán)飛,馬駿,徐晶,孫慶鑫.  武漢大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版). 2013(05)
[3]基于CC2530的ZigBee無線城市路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 蔣建平,陳輝.  測控技術(shù). 2012(09)
[4]基于坦克對戰(zhàn)系統(tǒng)的超聲波定位技術(shù)改進(jìn)[J]. 李鑫儒.  天津理工大學(xué)學(xué)報. 2012(03)
[5]基于MDS和SDP的分布式節(jié)點(diǎn)定位算法[J]. 田華,丁英強(qiáng),楊守義,穆曉敏.  電視技術(shù). 2012(09)
[6]基于超聲波的移動機(jī)器人多目標(biāo)探測定位方法[J]. 王國富,高峰,楊新紅,崔瑩.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2011(12)
[7]基于ARM-WinCE5.0的嵌入式Wi-Fi商品快速定位系統(tǒng)[J]. 何劍鋒,劉雄,黃建仁.  自動化與儀表. 2010(02)
[8]基于紅外漫射模型的污染物檢測無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[J]. 李斐,張以謨.  計算機(jī)測量與控制. 2009(02)
[9]基于藍(lán)牙技術(shù)的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 任小洪,傅成華,胡科.  測控技術(shù). 2009(01)
[10]一種新的超聲波絕對定位方法[J]. 蔣林,閆繼宏,臧希喆,趙杰.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2009(01)

博士論文
[1]數(shù)字近景工業(yè)攝影測量關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 黃桂平.天津大學(xué) 2005
[2]一種新型的智能優(yōu)化方法-人工魚群算法[D]. 李曉磊.浙江大學(xué) 2003

碩士論文
[1]基于簡化粒子群優(yōu)化的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法研究[D]. 高傳根.遼寧大學(xué) 2013
[2]超聲波室內(nèi)定位系統(tǒng)[D]. 苑寶玉.長春理工大學(xué) 2010
[3]基于ZigBee的無線抄表系統(tǒng)及標(biāo)準(zhǔn)制定方法的研究[D]. 安慶敏.浙江大學(xué) 2008



本文編號：3342918