精確定位技術(shù)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)田作業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛和處方農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一,是現(xiàn)代智能農(nóng)業(yè)機(jī)械研究的重要內(nèi)容之一。為研制適用南方水田小面積作業(yè)機(jī)械的低成本、高精度定位系統(tǒng),本文對(duì)基于雙激光發(fā)射源的定位系統(tǒng)進(jìn)行了研究。 本研究采用高速插秧機(jī)作為試驗(yàn)平臺(tái),為農(nóng)田作業(yè)機(jī)械自動(dòng)行走提供平面定位數(shù)據(jù)為目標(biāo),在研究、總結(jié)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)研究成果的基礎(chǔ)上,通過(guò)分析與對(duì)比,提出基于雙激光源的定位技術(shù)。為了得到農(nóng)業(yè)機(jī)械在作業(yè)過(guò)程中的的實(shí)時(shí)坐標(biāo),完成對(duì)無(wú)人駕駛系統(tǒng)的定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì),本課題通過(guò)己知的兩個(gè)激光發(fā)射器之間的距離和兩個(gè)激光發(fā)射器的發(fā)射角度,解算出在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下機(jī)械的定位坐標(biāo)。 本文首先對(duì)現(xiàn)今常用的定位理論進(jìn)行說(shuō)明舉例,并介紹了本系統(tǒng)所采用的激光發(fā)射平臺(tái)及接受平臺(tái),為了確保雙激光定位系統(tǒng)正常工作的準(zhǔn)確及可靠性,本系統(tǒng)在超聲波測(cè)距原理的基礎(chǔ)上,建立了超聲波角度初始化系統(tǒng)。其次,本文著重介紹了激光光斑識(shí)別算法以及光斑中心邊界識(shí)別算法,激光光斑中心的準(zhǔn)確、可靠識(shí)別是雙激光源定位系統(tǒng)中的基礎(chǔ)工作。文章分析了激光發(fā)射器的激光光斑特征,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定該特征光斑對(duì)定位系統(tǒng)的影響,分析并運(yùn)用了算術(shù)平均值以及中值濾波兩種算法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理,并通過(guò)α—β濾波算法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中激光光斑中心的準(zhǔn)確估計(jì),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該數(shù)據(jù)處理方法簡(jiǎn)單可靠,能夠準(zhǔn)確的判斷激光光斑中心位置。最后,文章重點(diǎn)描述了激光丟靶自恢復(fù)的方案,主要針對(duì)人、物遮擋造成的脫靶以及機(jī)器突然加速或減速造成的脫靶兩種情況,本文對(duì)這兩種脫靶情況進(jìn)行建模,并得出最快找回接收靶的方案。
【學(xué)位單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：S24
【部分圖文】：

以及執(zhí)行單元的動(dòng)作控制，其中P1. 4-P1. 7為傾角傳感器的數(shù)據(jù)采集及控制端口，P2.2-P2.7為驅(qū)動(dòng)芯片的控制端口，如圖2.4所示。在設(shè)計(jì)中，單片機(jī)電源輸入端加入0. luf電容進(jìn)行濾波，以減少外界干擾，提高電源供電穩(wěn)定性。十早‘ U-A C.7 ^~ ? 2 PU Z 4?i l^「vcc CI- M-HH j-sBs" 3 4 -Hs-冗 JJIM _ *I2V . ： CI- 1 MISOS |_ p 1 3?,I ‘ 了 蜂±j St ~~h ；= J:V 1丨丨. "“I I '^c：^ RI^ RiSS ^pHS： 丁 P?2Ami 上_ ?12V j ^ T2a7f T2IN Xi^P3MNT1pJP^ X I ^ R2[N R2^jT ^ , , p? 25 L-CH1 ,- ； I 2 I ^ P?0/RXD ?；； 24 ！ ■'. D； GND 3 4 P31/TXD 23 L-mi.:！ 4 =￥ ‘ .....…’+■ ^ ?71 if ；? P2i—^ I? I?士L 7hl HI I ”滙 ?' ^TT.liP圖2.4中央處理年元電路Fig. 2.4 the circuit of main controlling unit為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和單片機(jī)之間的良好通訊，系統(tǒng)通過(guò)MAX232來(lái)完成單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。2.2.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路主要由細(xì)分電路、驅(qū)動(dòng)控制芯片和光z1隔離電路組成。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移和輸入的脈沖數(shù)目要求嚴(yán)格成正比，如果按照整步的工作方式，會(huì)造成步進(jìn)電機(jī)振動(dòng)大，噪聲大等影響；運(yùn)用細(xì)分，不僅僅可以使振動(dòng)和噪聲減小，而且可以減小步進(jìn)電機(jī)誤動(dòng)作產(chǎn)生的平臺(tái)傾斜度偏移，從而減小激光定位的誤差，并且，細(xì)分?jǐn)?shù)取得越高，在遠(yuǎn)端產(chǎn)生的偏移量越小。為了使步進(jìn)電機(jī)工作的誤差盡可能的小，本設(shè)計(jì)中驅(qū)動(dòng)電路采用高細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片THB6128。II

主站懫用晶振為11.0592MHz的振蕩電路，電容為22pF的振蕩電容。其主控制單元主要由無(wú)線通訊單元、串口通訊單元和中央處理器組成。如圖3.2所示，中央處理器的核心懫用單片機(jī)STC11F04E,主要負(fù)責(zé)采集與下發(fā)實(shí)時(shí)溫度、控制超聲波的發(fā)射、發(fā)送與接收無(wú)線數(shù)據(jù)、解算位置及角度[41]。無(wú)線數(shù)據(jù)的交換主要使用無(wú)線通訊完成。本文中，無(wú)線模塊采用nRF905，該模塊具有穩(wěn)定性強(qiáng)、移植性好且通訊效率高的特點(diǎn)。nRF905懫用3.3V供電，懫用硬件CRC校驗(yàn)，有效提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃�，同時(shí)降低其對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)資源的要求[46]。計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間RS232電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換利用MAX232完成，為單片機(jī)提供程序下載和程序調(diào)試接口，提供單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的良好通訊，以確保系

1激光光斑特征本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用的如圖4.1所示的激光發(fā)射器�！觥� fc'4.圖4.1激光發(fā)射器Fig4.1 Laser transmitter發(fā)射器具體技術(shù)參數(shù)如下：波長(zhǎng)：650nm輸出功率：0.4-5mW供電電壓：3V外型尺寸：直徑10*30min波段：可見激光器激勵(lì)方式：電激勵(lì)式激光器工作介質(zhì)：半導(dǎo)體激光器光斑模式：點(diǎn)狀線寬：可調(diào)工作壽命：工業(yè)級(jí)5000小時(shí)以上、精工級(jí)12000小時(shí)以上。光學(xué)鏡片：高檔玻璃鏡片及優(yōu)質(zhì)亞克力鏡片。運(yùn)轉(zhuǎn)方式：連續(xù)激光器工作溫度：-i(rc?+4(rc此激光發(fā)射器發(fā)射能力比較強(qiáng)，具有一定的穿透力，光斑的大小可調(diào)且較小，可以達(dá)到本系統(tǒng)的定位要求。一般的激光發(fā)射頭發(fā)射出去的激光都存在不同程度的光暈，25

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2808740