基于UWB双向飞行算法完成精准跟随实验的研究

为了实现智能跟随搬运机器人在跟随过程中的跟随精准度要求，提出了一种基于UWB双向飞行算法的智能跟随系统，该跟随系统由stm32f103zet6主控板、蓝牙模块、驱动模块、UWB模块以及超声波模块构成，通过建立智能跟随搬运机器人上的三个UWB通信模块与人手环上的UWB模块之间的数学模型，然后运用UWB双向飞行算法得出基站与手环标签的直线距离，由此实现了智能跟随搬运机器人的定位跟随，并且通过US-015超声波模块作为辅助，有效实现了智能跟随搬运机器人在复杂环境中的精准跟随。最终通过标签与基站间水平高度差的精准度实验和手环与基站间偏转角度的精准度实验表明，基于UWB双向飞行算法能够使智能跟随搬运机器人在跟随过程中实现有效的精准跟随。     

基于超宽带的移动机器人室内定位系统设计

针对目前移动机器人室内定位方式灵活性差和精度不高的问题,设计了一种基于超宽带(UWB)的高精度移动机器人室内定位系统。系统以UWB射频模块组成无线传感器网络,包括基站(Anchor)和安装在移动机器人顶端的标签(Tag)。采用非对称双边双向测距技术(ADS-TWR)获得标签到各基站之间的距离信息,无需基站与标签、基站与基站之间的时钟同步。距离信息通过Wi Fi由基站传输到上位机,利用卡尔曼滤波算法对距离信息进行优化后进行定位。测试结果表明,该系统具有布设简单、高精度、高实时性的特点,定点定位误差在13 cm以内,动态点定位误差小于20 cm。     

基于OpenMV的智能跟踪小车设计

针对目前市场上的跟踪小车跟随效果不理想、应用场所有限、智能程度低等问题,设计了一款能够自主跟随标记物的智能跟踪小车。小车以Arduino为主控制器,综合了视觉模块、超声波模块和电机、舵机等外围设备。借助OpenMV IDE软件和OpenCV库,采用二维码识别、数字图像处理、PID控制等关键技术和方法,实现了实时跟踪、避障等功能。使用二维码识别和解码技术代替传统的图像识别技术,降低了算法复杂度,减少了锁定目标消耗的时间。同时,使用超声波测距模块辅助调整电机速度和舵机方向,不仅提高了跟踪效果,还增强了小车在突发情况下的避障能力。经实验测试,实现了小车在距标记物0.30 m-0.45 m范围内对移动目标的稳定跟踪和自主规避道路所有障碍的功能,且跟踪距离不受限制。     

基于UWB三维定位的飞行控制系统

文章设计了一种基于UWB室内定位的多旋翼飞行系统.设计并实现了系统的飞行控制模块、UWB定位模块和无线数据传输模块,以及飞行状态监测模块.通过传感器数据的融合、空间定位算法的实现以及PID参数的整定,系统实现了多旋翼飞行器的室内定位功能.最后,测试了系统硬件部分的可靠性以及软件部分的有效性,分析了多旋翼飞行器的飞行数据,该系统具有良好的稳定性.该系统在室内救灾抢险、大型仓库的安全巡检等方面具有广泛的应用价值.     

基于STM32的智能小车设计

为更加安全地检测可燃气体，设计了一款基于STM32的循迹、避障智能检测小车。系统具有循迹检测、距离检测、可燃气体检测及电机控制功能。系统通过红外模块，对白色地板上的黑色轨迹进行探测，从而实现循迹功能，通过超声波模块对小车到障碍物距离进行检测，加上PS2遥控模块控制小车，实现手动自动切换避障功能，并能实时检测可燃气体。     

基于超宽带技术的运动目标跟踪高精度定位系统设计

为克服运动目标不断变化导致跟踪定位精度较低的问题,设计基于超宽带技术的运动目标跟踪高精度定位系统;图像采集模块由FPGA单元、VGA显示单元、帧缓存单元以及图像采集单元构成,以此实现运动目标跟踪与定位中的图像采集,在超宽带技术模块中,设计超宽带运动目标定位所需的天线、定位基站、移动节点,完成超宽带动态组网,实现硬件系统的设计;基于硬件系统采集到的图像,实施图像灰度化处理、形态学滤波处理,以增强图像中有用的信息,设计TLD运动目标跟踪算法,随着运动目标开始运动,TLD模型会不断学习跟踪的运动目标,获取目标在距离、景深、角度等层面的改变,并不断学习、识别,达到良好的跟踪效果,基于超宽带技术设计运动目标动态定位算法,依据跟踪结果实现运动目标的高精度定位,完成软件系统的设计;实验测试结果表明,该系统在中、远距离目标跟踪与定位实验中跟踪错误率低于0.60%、2.4%,沿着S型运动时,路线弯折处的定位误差较低,与实验运动目标的飞行路线相贴合,具有良好的定位能力。     

基于UWB室内定位系统应用与研究

通过分析当前常用室内定位技术和实施优缺点,引入UWB(Ultra Wide Band,超宽带)定位模块,分析了UWB室内定位系统的原理以及设备上的实现方案,从定位精度和定位动态性能两方面进行关键性技术研究,改进了基于单一方法的定位技术。针对定位精度问题,根据人体下肢运动过程中的对称性特点改进现有的行人航迹推算算法。针对定位动态性能问题,引入惯性导航定位模块,将改进的PDR算法与UWB定位方法进行融合,通过实验测量说明,使用TOA跟踪算法响应速度较快,设计的UWB室内定位系统具有小于5cm的室内定位精度,重复精度小于1cm。     

室内环境下UWB与LiDAR融合定位算法研究

当前全球导航卫星系统与激光雷达的数据融合被广泛应用于无人驾驶车辆的定位系统中,但在室内环境下由于卫星信号的丢失导致定位精度低甚至无法定位。为此提出一种基于超宽带（Ultra-Wideband,UWB）与激光雷达（Light Detection and Ranging,LiDAR）的融合定位算法。该算法以粒子滤波为基础,对两个传感器的定位数据进行互补融合解算。利用UWB实时定位数据通过提供起始粒子范围的方式来提高LiDAR的定位速率。通过求解LiDAR定位信息与粒子之间的几何距离来更新粒子的权重,从而弥补UWB的非视距误差。搭建一个室内测试场景,并将融合定位算法在智能小车平台上进行验证。实验结果表明,该方法优于UWB或LiDAR单一传感器的定位方案,而且在UWB视距受阻或LiDAR匹配失效的情况下,车辆仍能够获得良好的定位精度和定位实时性。     

基于粒子滤波的UWB+惯导融合定位算法研究

为了提高自主导航机器人的室内定位精度,提出一种基于粒子滤波的超带宽(UWB)/惯导融合定位算法。首先,UWB定位采用双边双向测距算法确定距离信息,通过三边定位算法确定位置信息。其次,惯导定位通过编码器采集运动信息,建立非完整约束下的动力学模型,确定运动轨迹。两种定位信息在上位机中通过粒子滤波进行融合,实现高精度融合定位。仿真结果表明,与单一UWB定位相比,基于粒子滤波的融合定位算法定位误差降低了66.41%。     

车辆安全保障系统的设计

本文设计的车辆安全保障系统是针对防撞预警系统中的安全距离、车速、语音提醒以及紧急求救系统中的GPS定位、GSM发送短信等部分展开研究,通过遥控控制小车运动后,由测速模块测出车速,并根据车速计算出制动距离,再由超声波模块与前方障碍物的距离,与制动距离比较大小后,通过语音模块提醒减速慢行。在小车发生碰撞后,由GPS模块定位后,通过GSM模块将求救信息发送给预先设定好的接收对象,达到紧急求救的效果。对整个系统测试结果表明,当车距过近时,可以发出语音提醒。在驾驶员遇到突发事故后,能够及时发送求救信息,保障了驾驶员的生命安全。     

基于UWB的智能跟随车导航定位算法研究

针对目前市场上现有智能跟随车定位精度不足,提出一种基于UWB信号的定位算法。在智能跟随车的上方安置两个固定基站,手持标签到两个基站的距离数据经过卡尔曼滤波算法的处理,利用三角函数进行计算,得出标签到两个基站中点的距离和偏移角度,将距离和角度数据传送给电机控制模块,通过PID控制算法调节PWM值,从而控制电机的转速和转向。实验表明,该方法能够实现标签定位的距离误差小于9 cm,角度误差小于10°,使智能跟随车的定位更为精准。     

基于UWB的无线触发系统的设计与实现

为了获取炮弹落地前后的动作信息,同时为了克服手动预触发高速摄像机的不稳定性及存在的延时和记录完整性问题,以及内触发丢失信息的缺点,设计了基于UWB模块的无线触发系统;该系统以FPGA作为UWB模块的核心控制器,射频芯片DW1000为UWB模块核心,在炮弹与地面站分别放置UWB模块作为标签,通过TOA测距算法精确计算出两点距离,当小于给定距离时给出触发信号,实现高速摄像机的提前触发;对测距系统进行静态误差测量与靶场试验,静态误差在20~40 cm,靶场试验时给定距离300 m,测试结果分别为291.34 m,288.48 m,293.27 m;实验结果表明,该触发系统可以完成预触发,满足炮弹记录实验的预触发需求。     

基于ZigBee和GPS组合的跑步测试系统

考虑到计时成本和计时精度要求,设计了一种基于ZigBee和全球定位系统(GPS)组合的跑步测试系统,用于普通院校学生的长跑体能测试。采用具有高精度定位特性的ZigBee技术实现跑步测试的终点到达判别以及采用便于大范围运动轨迹跟踪的GPS技术实现测试人员轨迹跟踪。对ZigBee定位模块和GPS轨迹跟踪模块的硬件系统进行了设计,并研究了ZigBee定位算法和防碰撞算法以及使用GPS模块进行了捷径作弊判别程序的设计。使用本文设计的跑步测试系统与人工计时方式进行对比,研究结果表明:由人工计时的误差出现了明显的随机性,计时结果不稳定,而由设计的跑步测试系统得到的计时误差稳定性好,基本能够反映出测试者的真实成绩。     

基于颜色识别的智能小车集群控制

在现代自动控制领域,物体的定位与识别中常使用大量专用的传感器设备,但基于摄像头的颜色识别控制具有特殊的价值。本文中所实现的系统采用Samsung Exynos4412Cortex-A9四核处理器作为摄像头设备的控制器,对采集到的图像数据进行快速处理之后,将控制指令发送给STM32控制模块,通过相应的指令确认和数据流校验之后将指令通过nRF模块发送给接收小车,来控制小车群的运动。设备测试结果表明,摄像头采集到的颜色数据足以区别不同小车,且各功能模块运行稳定,实现了集群控制小车的各项功能。     

挖掘机北斗高精度自动定位和引导方法

对挖掘机行走机构和工作装置进行高精度定位,能够实现挖掘机自动跟踪和引导,提高作业效率、优化作业效果、降低工作损耗;以北斗高精度接收机和定位天线为主,配合角度传感器和车载计算机,组成一种高精度定位系统,可实现挖掘机自动跟踪和引导;同时,通过对方法运行过程进行流程化概括和讨论,介绍设备总体定位、运动姿态分析、坐标转换等详细算法,并在软件程序中予以实现;系统在某矿山挖掘机进行测试并于传统方法对比,证明了该方法在挖掘机行走机构和工作装置高精度定位中的效力和适用性。     

基于STM32的无线视频监控防疫智能小车

为了降低交叉感染的风险和降低防疫成本，研究设计一款智能小车。该小车系统使用C语言和Python语言共同开发。小车系统采用STM32C8T6为主控芯片，配合K210视觉模块，无线通讯模块，电源电路模块等可以实现自动循迹，口罩识别，视频监控等功能。经过最终测试，小车可以实现口罩识别功能，能够准确识别是否佩戴口罩，也可以在复杂环境中实现移动控制和视频监控，达到预期设计要求。     

一种管廊下UWB TOA二维定位方法及误差分析

超宽带UWB定位技术可用于管廊内人和物的高精度定位.考虑的管廊长而狭窄,故常选择将UWB锚点部署在一条直线上.基于近似极大似然估计TOA定位算法,实现管廊内一条线上部署锚点情况下的二维定位,并对定位精度和锚点部署间距、高度之间的关系进行了理论分析和仿真验证.研究发现宽度方向定位误差与最近传感器之间的距离和传感器与标签之...     

智能小车快速控制原型平台设计与开发

基于MATLAB/Simulink设计并开发了智能小车快速控制原型平台,实现了代码自动生成并编译、实时验证与参数在线调整等功能。针对硬件,开发了相应的接口模块。开发了用于上位机与控制器之间数据交互的OPC UA服务器,进而开发了基于Web的智能小车监控界面。设计了Simulink模型,通过开发的快速控制原型平台,完成了智能小车实物验证,实现了一键代码生成并编译、控制算法的调用、实时验证与参数在线调整等功能。结果表明,智能小车能实现路径跟踪。通过路径跟踪实验,验证了系统的可行性和实用性。     

基于UWB定位的缉毒犬训练跟踪录像小车设计

针对传统的缉毒犬培训过程中训练周期长,训练开销花费大等特点造成的缉毒犬资源供需不平衡,训导员训导过程中面临健康安全隐患和重复机械劳动等问题,提出采用超宽带模块定位缉毒犬的物理位置,基于移动目标定位跟踪算法设计开发了缉毒犬训练监督辅助系统;以基于树莓派控制的智能车为移动载体,添加摄像头拍摄缉毒犬的行踪同时将视频实时回传终端;在设计过程中,考虑超宽带模块定位精度、智能车与缉毒犬相对距离等方面对结果的影响,经实验测试实现摄像机及时准确跟踪录像缉毒犬功能,在保障定位准确度的同时提高了跟踪效率。     

基于UWB的室内定位系统研究

针对目前国内室内定位领域的需求,提出一种基于UWB的室内定位系统实现方案,充分利用UWB带宽大、定位精度高的优点,实现室内三维定位和追踪。系统通过TOA方法,测量UWB标签与多个UWB基站之间的距离,位置解析服务器通过串口读取测距信息。采用基于四UWB基站的三维空间定位算法,计算定位目标在室内三维空间的位置,并通过WiFi发送位置至用户手机端。手机端通过OpenGL ES加载三维室内地图,并动态接收从服务器端发送的定位目标位置,从而实现室内三维定位与追踪。系统测试表明,基于上述方案的室内定位系统具有较高的精度和实用性。