爬壁機器人的無線定位系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、爬壁機器人作為一類重要的特種機器人，可以被應(yīng)用在大型垂直壁面的工作環(huán)境中，例如，高層建筑的外墻清洗。本文主要研發(fā)了一種基于超寬帶技術(shù)的無線定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)可適用于爬壁機器人在寬廣墻面上的定位，且能達(dá)到爬壁機器人所需的分米級的定位精度要求。
　　首先，針對寬廣、平坦的墻面上的遠(yuǎn)距離測距問題，本研究選用DWM1000超寬帶收發(fā)芯片來設(shè)計制作無線測距模塊。詳細(xì)闡述了IEEE802.15.4-2011協(xié)議以及基于該芯片的雙向測距程序，

2、并討論了影響測距范圍的因素。在制作完成無線測距模塊后，我們還移植了無線測距程序、調(diào)試運行并測試了無線測距功能。
　　接著，本文詳細(xì)說明了基于信號到達(dá)時間(TOA)的無線定位算法。通過對原有的無線測距程序進(jìn)行二次開發(fā)，將無線測距模塊擴(kuò)展為無線定位系統(tǒng)的下位機硬件平臺。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了該無線定位系統(tǒng)的上位機監(jiān)控程序，上位機程序主要功能為利用串口與各個測距模塊進(jìn)行雙向通訊、對測距模塊上傳的距離實測值進(jìn)行卡爾曼濾波和利用距離濾波值實現(xiàn)無線

3、定位算法。
　　然后，通過仿真計算研究了錨節(jié)點間距、錨節(jié)點個數(shù)、移動標(biāo)簽運動速度這三個相關(guān)參數(shù)對無線定位精度的影響。這些仿真結(jié)果對無線定位系統(tǒng)提出了若干要求。實際構(gòu)建了無線定位系統(tǒng)，并通過在待定位區(qū)域邊緣位置增加錨節(jié)點的數(shù)量來減小爬壁機器人的移動速度所帶來的影響。
　　最后，在爬壁機器人系統(tǒng)上測試了本研究所研制的無線定位系統(tǒng)。無線定位系統(tǒng)能夠很好地定位在壁面上移動的爬壁機器人，驗證了無線定位系統(tǒng)的實用性，并深入分析了影響定位

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