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《基于UWB的室內(nèi)機器人定位系統(tǒng)研究與設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、碩士學位論文基于UWB的室內(nèi)機器人定位系統(tǒng)研究與設計RESEARCHANDDESIGNOFINDOORROBOTPOSITIONINGSYSTEMBASEDONUWB顧衍明哈爾濱工業(yè)大學2018年6月國內(nèi)圖書分類號：TN961學校代碼：10213國際圖書分類號：621.3密級：公開工學碩士學位論文基于UWB的室內(nèi)機器人定位系統(tǒng)研究與設計碩士研究生：顧衍明導師：楊寶慶副教授申請學位：工程碩士學科：控制科學與工程所在單位：航天學院答辯日期：2018年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學Classifie
2、dIndex:TN961U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHANDDESIGNOFINDOORROBOTPOSITIONINGSYSTEMBASEDONUWBCandidate：YanmingGuSupervisor：Ass.Prof.BaoqingYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngin
3、eeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文摘要隨著室內(nèi)機器人行業(yè)的快速發(fā)展，實現(xiàn)室內(nèi)機器人自主運動成為當前研究的難點與熱點，機器人獲取自身的實時定位信息是實現(xiàn)自主運動的前提。自愛爾蘭的DecaWave公司于2014年發(fā)布其DW1000超寬帶（UWB：UltraWideband
4、）芯片以來，超寬帶技術后才開始逐漸商業(yè)化的技術，該技術具有時間分辨率高、傳輸數(shù)量高、功耗相對較低等優(yōu)點，精度可達10cm左右，非常適合做高精度定位領域的應用。本課題提出的基于UWB的室內(nèi)機器人定位系統(tǒng)是一個結(jié)合了超寬帶無線電脈沖波特性與室內(nèi)機器人應用場合對定位系統(tǒng)的需求而設計的一款專用系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有高精度、高刷新頻率、實時性高、系統(tǒng)抗干擾能力強等特點，能夠為室內(nèi)機器人提供位置信息服務?；赨WB的室內(nèi)機器人定位系統(tǒng)的研究與設計主要涉及硬件實現(xiàn)、底層驅(qū)動代碼編寫、超寬帶無線脈沖波定位信息獲取、定
5、位算法仿真與實現(xiàn)、UWB/AHRS組合導航算法的仿真與實現(xiàn)、基于多旋翼飛行器平臺的驗證。因此，本論文主要研究歸結(jié)為如下幾個方面：（1）分析了定位系統(tǒng)的工作原理與誤差來源。首先分析了基于UWB定位的原始定位信息誤差來源主要包括天線延遲、時鐘誤差、多徑與非視距；然后介紹了AHRS的三款傳感器的測量模型；最后給出了定位系統(tǒng)性能的評定標準，主要包括定位精度、刷新頻率與延遲、系統(tǒng)容量、部署與使用難易度。（2）討論了適合室內(nèi)機器人定位的原始定位信息獲取方法。本論文著重分析了基于不同方法獲取原始定位信息的方法
6、，主要包括了基于信號強度指示、基于到達角度、雙向測距以及基于無線時鐘同步的到達時間差與到達時間法，并提出了一種基于時鐘補償?shù)母倪M的雙向測距法，考慮到本課題的應用對象為室內(nèi)機器人，最終對比分析選用了改進的雙向測距法用于本課題的定位系統(tǒng)設計中。（3）建立了UWB定位算法仿真模型，并對系統(tǒng)的關鍵問題進行了分析。本論文首先介紹了基于UWB定位的常用定位算法；然后搭建了基于卡爾曼濾波的定位跟蹤模型與基于擴展卡爾曼濾波的UWB/AHRS組合導航模型；最后通過Matlab設計了仿真實驗，驗證了算法的性能，并對
7、仿真結(jié)果進行了分析。（4）搭建了實驗平臺，并驗證了UWB定位系統(tǒng)的性能和功能。本課題設計并搭建了基于DW1000與DWM1000的UWB定位系統(tǒng)、四旋翼飛行器平臺。首先基于UWB定位系統(tǒng)驗證并分析了基于傳統(tǒng)雙向測距法與基于時鐘補償?shù)碾p向測距法兩者在靜態(tài)與動態(tài)時候的效果差別；然后對比了基于最小二乘法、-I-哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文基于卡爾曼濾波的定位跟蹤算法、基于擴展卡爾曼濾波的UWB/AHRS組合導航算法之間的在靜態(tài)與動態(tài)時的性能差別并做出了分析；最后基于本論文所搭建的UWB/AHRS組合
8、導航定位系統(tǒng)，在多旋翼飛行器飛行上實現(xiàn)了定位功能的驗證。關鍵詞：超寬帶；室內(nèi)定位；機器人定位；組合導航-II-哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文AbstractWiththerapiddevelopmentoftheindoorrobotindustry,realizingautonomousmovementofindoorrobotshasbecomeadifficultandhottopicincurrentresearch.Therobotobtainsitsownreal-timeposit
