基于無串?dāng)_超聲測距系統(tǒng)的室內(nèi)環(huán)境建模.pdf

1、隨著移動機器人工作領(lǐng)域的不斷擴大,對機器人的智能化與自主化能力提出了新的要求,即能在未知環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)的能力。這就要求移動機器人首先能夠?qū)⑽粗沫h(huán)境進行建模,創(chuàng)建環(huán)境地圖。本文給出了利用無串?dāng)_超聲測距系統(tǒng)進行室內(nèi)環(huán)境建模的方法與實現(xiàn)方案。
　　為了實現(xiàn)無串?dāng)_測距,本文設(shè)計了基于FPGA的無串?dāng)_超聲測距系統(tǒng)。首先,選擇了Gold序列結(jié)合二值頻移鍵控(BFSK)調(diào)制的方式來激勵超聲換能器;FPGA程序中采用了過零極化相關(guān)算法來處理回波

2、信號以捕獲渡越時間,減小了運算量,提高了系統(tǒng)實時性;搭建了測距系統(tǒng)的硬件平臺,包括了六路超聲收發(fā)一體電路和信號調(diào)理電路,RS-232通訊模塊電路以便于上位機采集測距信息等。
　　為了實現(xiàn)無串?dāng)_超聲測距系統(tǒng)在環(huán)境內(nèi)進行360°全方位掃描,設(shè)計了特殊的超聲換能器陣列,并使用步進電機來帶動該陣列進行旋轉(zhuǎn)掃描。在使用超聲測距系統(tǒng)進行環(huán)境掃描的過程中,FPGA控制器通過串口通信將超聲測距信息傳送到上位機并存儲在文件中。對采集到的測距信息進行

3、以下處理,包括坐標變換,將其轉(zhuǎn)換為全局坐標系下的坐標;數(shù)據(jù)預(yù)處理,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對障礙物進行分類,預(yù)先判斷超聲數(shù)據(jù)點來自平面還是直角的反射;然后提取等距區(qū)域。
　　本文分別建立了幾何特征地圖和柵格地圖。在幾何特征地圖方面,使用了改進后的基于三角測量法的數(shù)據(jù)融合算法來對直角模型進行坐標估計,得到了更為準確的直角坐標;對來自平面的超聲數(shù)據(jù)點使用最小二乘法進行直線擬合,提高了幾何特征地圖的準確性。在柵格地圖方面,將超聲數(shù)據(jù)信息使用到貝