基于UWB技术的跟随行李箱系统设计开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

智能设备的出现极大地提高了人们的生活质量,它们已经进入了人们的日常生活和工作中。在航空,铁路,公路运输逐渐发达的当今时代,出行变得更加容易,在人们进行旅游,考察,探亲,商务,上学时,旅行箱包成为了必不可少的一部分,但是有时厚重的行李箱会让人腾不开手而造成不必要的麻烦,因此行李箱跟随系统的设计旨在解放人们的双手,使人们的出行高效而又省力。本设计会给人们的生活带来很多便利,具有很大的研究意义。

定位技术是实现自动跟随的关键。移动机器人通过携带的传感器获取自身状态和周围环境信息,从而实现自主定位。gps作为当前应用最广泛的技术,军用和民用均达到了很成熟的地步。gps定位的优势是卫星有效覆盖范围大,定位导航免费。缺点是定位信号精确度有限,穿透建筑物效果较差,成本高。蓝牙、RFID定位技术虽然受环境干扰较小,但作用距离短,通信能力不强,不便于整合到其它系统中;红外线技术功耗较大,且常常受到室内墙体或物体的阻隔,实用性较差;无线局域网络成本较低,但无论是用于室内还是室外定位,WiFi收发器都只能覆盖较小范围,而且易受环境中其它信号的干扰,从而降低了精度,定位器能耗也较高;超声波定位精度可达厘米级,精度比较高,但超声波在传输过程中衰减明显,从而影响其定位有效范围,且成本较高。和其它定位相比较,UWB技术优点在于低功耗、低成本、抗多径能力和穿透能力强,远优于其他系统。

无线定位算法可分为基于距离的定位算法和与距离无关的定位算法两类。与距离无关的定位算法节点硬件要求较低,但精度低。UWB 定位一般采用基于距离的定位算法。目前最常用的定位算法主要有:信号到达角度定位(AOA)、信号强度分析法(RSS)、到达时间定位(TOA)、到达时间差定位(TDOA)等。

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2. 研究的基本内容与方案

根据对跟随行李箱的需求分析,基于 uwb 技术的行李箱跟随系统由移动机器人车体、驱动控制电路、主控制模块、uwb 定位基站、定位标签及避障传感器等组成。通过多个 uwb 基站对一个标签位置进行定位,并将信息发送给主控制器模块中,主控制器模块读取标签位置信息后,结合障碍传感器检测到的障碍信息,发送控制命令给驱动控制电路,驱动移动机器人车体运动,实现对标签的跟随。

根据系统总体方案设计框图,可以把自主跟随机器人系统分解为硬件平台和软件两部分,其中,硬件平台又包括硬件电路和机械结构,系统以机械结构为平台,以硬件电路为驱动,以软件设计为核心,实现自主跟随机器人自主跟随目标的功能。设计首先需要了解跟随行李箱系统的主要构造并利用uwb通信技术,制定设计方案,对跟随行李箱系统的硬件、软件进行设计调试与仿真,设计大致需要完成两大部分,第一部分是完成系统硬件电路设计,包括避障模块、电机模块等模块的设计达到预期的要求;第二部分是完成行李箱系统软件设计包括硬件接口层、应用层等模块的设计。

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3. 研究计划与安排

第1~2周:翻译外文资料,初步确定方案,完成开题报告;

第3~4周:对系统的主要模块进行方案论证;

第5周:确定最终方案,并进行可行性分析;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 任品毅,廖学文,梁中华.超宽带通信原理及应用.西安交通大学出版社,2007.

[2] 邹金平.超宽带室内定位研究.昆明理工大学硕士学位论文,2008.

[3] 田孝华,周义建.无线电定位理论与技术.国防工业出版社,2010.

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