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基于stm32的農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

發(fā)布時(shí)間:2022-12-17 11:10
  近年來,隨著我國北斗衛(wèi)星定位技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,為農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛設(shè)備的研發(fā)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛控制技術(shù)是集嵌入式、數(shù)據(jù)通訊、衛(wèi)星定位、自動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為一體的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù),在農(nóng)業(yè)科技應(yīng)用方面具有很好的實(shí)用價(jià)值。本文通過對(duì)農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的功能需求分析,設(shè)計(jì)了基于stm32嵌入式處理器+μC/OS-III操作系統(tǒng)的解決方案。在硬件設(shè)計(jì)方案中,采用了stm32f767微控制器作為系統(tǒng)的控制核心,利用北斗系統(tǒng)定位模塊采集農(nóng)機(jī)的位置信息,角度傳感器模塊采集農(nóng)機(jī)前輪轉(zhuǎn)角信息,并設(shè)計(jì)了串口采集模塊,滿足了整個(gè)硬件系統(tǒng)的需求。在軟件設(shè)計(jì)方案中,搭載了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-III,來保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可操作性,利用c語言進(jìn)行主控軟件的層次性設(shè)計(jì)。在主控軟件的控制下,農(nóng)機(jī)完成路徑追蹤和航向追蹤,最終達(dá)到能夠按照設(shè)定的路線自動(dòng)駕駛功能,橫向誤差在正負(fù)3.2cm以內(nèi)。本文設(shè)計(jì)的農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)具有成本低、實(shí)時(shí)強(qiáng)、高性能等特點(diǎn)。本文以春耕作業(yè)拖拉機(jī)為測(cè)試平臺(tái),經(jīng)過水泥路面測(cè)試和田間作業(yè)測(cè)試,結(jié)果表明,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合實(shí)際的要求,系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定可靠,設(shè)計(jì)合理、有效,最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕... 

【文章頁數(shù)】:72 頁

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
        1.1.1 課題的研究背景
        1.1.2 課題的研究意義
    1.2 自動(dòng)化控制的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究工作及內(nèi)容安排
        1.3.1 論文的研究工作
        1.3.2 論文的內(nèi)容安排
第2章 農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)需求分析
    2.1 嵌入式技術(shù)分析與應(yīng)用
        2.1.1 嵌入式處理器
        2.1.2 嵌入式操作系統(tǒng)
    2.2 定位技術(shù)分析與應(yīng)用
        2.2.1 北斗衛(wèi)星定位原理
        2.2.2 NEMA-0183通信協(xié)議
        2.2.3 差分定位技術(shù)
    2.3 車輛控制方法
        2.3.1 航向追蹤控制策略
        2.3.2 路徑追蹤控制策略
    2.4 卡爾曼濾波技術(shù)
    2.5 總體設(shè)計(jì)方案
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于stm32的農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)
    3.1 系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)
    3.2 系統(tǒng)控制器的硬件實(shí)現(xiàn)
        3.2.1 控制器處理器的選型
        3.2.2 串口接口電路設(shè)計(jì)
        3.2.3 AD/DA數(shù)據(jù)采集電路
        3.2.4 復(fù)位及JTAG電路
    3.3 系統(tǒng)電源模塊的功能實(shí)現(xiàn)
    3.4 系統(tǒng)航姿模塊的選型
    3.5 系統(tǒng)轉(zhuǎn)向控制模塊的選型
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于stm32的農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)
    4.1 系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計(jì)
    4.2 嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境
        4.2.1 軟件開發(fā)流程
        4.2.2 嵌入式系統(tǒng)μC/OS-III的移植
    4.3 定位模塊解析程序設(shè)計(jì)
    4.4 界面顯示模塊程序設(shè)計(jì)
    4.5 控制算法模塊設(shè)計(jì)
    4.6 本章小結(jié)
第5章 農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)調(diào)試與田間測(cè)試
    5.1 系統(tǒng)基本測(cè)試
        5.1.1 定位模塊的測(cè)試
        5.1.2 航姿和角度傳感器測(cè)試
        5.1.3 控制界面的測(cè)試
        5.1.4 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的測(cè)試
    5.2 農(nóng)機(jī)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與田間測(cè)試
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]鄉(xiāng)村生態(tài)振興的科技路徑[J]. 徐義流.  農(nóng)業(yè)科技管理. 2018(06)
[2]魯棒自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波的SLAM算法[J]. 劉艷,程誠,裴少婧.  電光與控制. 2019(08)
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[4]新形勢(shì)下農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀與有效途徑[J]. 劉琳.  吉林農(nóng)業(yè). 2018(24)
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[6]我國農(nóng)業(yè)推廣現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J]. 程小兵.  現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技. 2018(23)
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[9]基于北斗差分定位技術(shù)的站場(chǎng)數(shù)字化系統(tǒng)[J]. 軒志偉,軒春青,程元濤,鞏慶民,牛文輝.  鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2018(11)
[10]衛(wèi)星導(dǎo)航差分定位實(shí)踐教學(xué)研究[J]. 蘇偉斌,李厚樸,紀(jì)兵.  教育教學(xué)論壇. 2018(47)

碩士論文
[1]基于RTK的農(nóng)機(jī)精準(zhǔn)定位系統(tǒng)的研究[D]. 潘冉冉.浙江大學(xué) 2017
[2]拖拉機(jī)作業(yè)路徑規(guī)劃與輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的研究[D]. 王建波.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[3]基于GPS的農(nóng)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 張琳潔.太原理工大學(xué) 2016
[4]基于GNSS農(nóng)機(jī)導(dǎo)航姿態(tài)校準(zhǔn)研究[D]. 胡雷.上海工程技術(shù)大學(xué) 2016
[5]智能農(nóng)機(jī)液壓轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)[D]. 陳寧.上海工程技術(shù)大學(xué) 2015
[6]基于雙天線GPS車輛自主駕駛系統(tǒng)研究[D]. 周麗娟.南昌航空大學(xué) 2014



本文編號(hào):3719824

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