個低成本的自主導航車的制作.ppt

一個低成本的自主導航車的制作,CREATING A LOW-COST AUTONOMOUS VEHICLE,摘要,自治小車是由許多零件和控制器組成的。而這些是取決于車自身要完成的任務的。在開發(fā)低風險自主車時，一個最大的挑戰(zhàn)就是保持低成本。因為低成本才能帶來高的消費者應用。便宜的微控制器，超聲波傳感器，和一個全球定位系統(tǒng)組成的低成本自主車將導航避免障礙直到一個預定的位置。這篇論文給出了一個低成本的自主車的設(shè)計，使用了一個修改的雷達控制裝在小車底板的GPS和超音速傳感器，來達到一個預定的地理位置。,我們主要關(guān)注的是在一個最小預算的情況下，車能完成多少任務。一個預算表明使用低成本的處理器和和商業(yè)可獲得的零部件可以很好的完成高性能要求。因為這個系統(tǒng)要用到電池，所以我們對能耗給予了很大的關(guān)注。,引言,一個自主小車是一個自導航的車就是不需要任何操作員來導航或者完成它的任務。自主車是最近發(fā)展起來的機器人的一個分支學科，主要包括三種形式：對空的，陸地的和海下的。 很多公司和組織花很多的時間和金錢來開發(fā)自主車以滿足不同的應用。包括精確的固定飛行，探測危險區(qū)域（如：生化污染區(qū)，以及雷達輻射區(qū)）檢查水下管道的完整性，和探險其它星球的表面等等。,自主車的一個可能的任務就是按照一個預先編好的路線一避免任何可能遇到的障礙，這個功能在一些應用領(lǐng)域是十分有效的，比如：自動伐木車，安全檢查機器人，滅火系統(tǒng)，和一個地形地圖車。這個車可以自己通過傳感器來看到自己的位置以及周圍的東西。這些傳感器因距離的遠近而不同。 作一個自主車來完成這個任務是愛何華大學的一個主要研究課題。基金來自于電子電氣工程系。這個項目的目的就是設(shè)計和建造一個低成本的自主車控制系統(tǒng)對一個地面車實施控制。這個車必須能按照一個預定的路線避免障礙并以一定的速度行進。開發(fā)這個控制系統(tǒng)的平臺是一個音頻控制模式的小車。,導航系統(tǒng),為了自主地導航一個車，控制系統(tǒng)必須能夠有能力去確定他現(xiàn)在的位置和前進的方向。位置可以通過一個外部的聲音利用像全球定位系統(tǒng)來確定，或者通過使用電子羅盤路徑計數(shù)器獲得一個已知的開始點來計算一個前進的路徑。然而，兩者都不是完美的。GPS系統(tǒng)提供了很好的整體定位信息而不依賴于以前的路徑結(jié)果。這樣就避免了來自于以前路徑的計算錯誤。由于這個原因我們就選擇了低成本，易于使用的GPS的方法來定位我們的自主車。然而衛(wèi)星信號接收的有限性限制了GPS系統(tǒng)的導航功能。這種限制可能通過使用不同的GPS來彌補這個不足，但是要花多一些花費,GPS16接口協(xié)議是基于國家潛水電子協(xié)會的NMEA 0183 ASC接口說明的。GPS可以每一秒一次的速度被構(gòu)造成流標準句包括不同的GPS系統(tǒng)信息。通過GPS獲得的數(shù)據(jù)被使用在我們的工程里，主要包括經(jīng)度和緯度形成的一個ASC測試字符組，“ddmm，mmmm”代表度，分，秒，還包括GPS質(zhì)量標尺，天線在平均海平面的相對高度，地面速度以及地形等等。 分析這些字符流來把有效的相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有用的變量。絕對位置可以通過三維向量來準確定位。在測試中，相對位置比較準確，但絕對位置的獲得超時了。,障礙避免,一個成本并不高但是也可以實現(xiàn)遠距離的探測的超聲波遠距離探測器。他是通過產(chǎn)生一個電壓波然后在探測來自目標物的返回信號。 超聲波探測器的優(yōu)點是能在光線差或者水下使用。它提供了相對比較好的深度解決方案。例如，一個聲音傳遞時是以下面的前兩個式子描述的進行的，要求超聲波探測器在2到5個周期內(nèi)探測到。那么對于一個32KHZ的傳感器，可以計算如（3）和（4）。,圖一說明了一個電波模式,是一個關(guān)于SFR08超聲波傳感器的.電波帶寬是一個由傳感器的物理特性和操作頻率決定的函數(shù).等式(5)和(6)描述了描述了波角作為一個頻率的函數(shù).,一旦傳感器接收到了開始命令通過IIC總線時.片上的微處理器就開始產(chǎn)生一個電壓波并且在一個存儲器集里記錄16個回聲. 如圖2所示,三個超聲波記錄探測器被安在了模式車的前面.6英尺高每個有45度的偏移角.由于它們很接近地面和傳感器的圓錐視角.傳感器被調(diào)整為大約高于平地30英尺的地方讀出反射信息.,信息處理,任何的導航系統(tǒng)的一個核心就是他的處理來自傳感器的數(shù)據(jù)的能力,并以一個有效的方式控制它的輸出.處理器的復雜性取決于被處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量和處理器完成任務的耗時.對于大而昂貴的系統(tǒng)而言,高性能的計算能力或許是必須的,但是,對于一個小的系統(tǒng)來說,專用領(lǐng)域的可編程門陣列(FPGA)或許比較適合于處理和速度的要求.這里有大量的微控制器可以獲得,有單片機,有ARM等等.,基于這些標準對于這個項目,我們選擇了Rabbit 2000處理器作為中央處理器單元.這個特殊的處理器有足夠的I/O口.