基于CAN总线的农业机器人导航研究

发布时间：2017-08-28 17:17

  本文关键词：基于CAN总线的农业机器人导航研究

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【摘要】：进入21世纪以后,随着农业生产的日趋工业化、规模化及精准化的不断发展,新型多功能农业机械将得到广泛应用,农业机器人研发成为了农业机械研究的重点内容之一。中国的农业机器人研发起步晚、投资少、发展慢,与发达国家相比有一定的差距,目前处于起步阶段,由于农业机器人具有作业对象娇嫩性和复杂性；作业环境的易变性和难预测性；使用对象和价格的特殊性等特点,对农业机器人导航和路径规划等提出了较高的要求。我国的农业机器人智能化水平不够完善,不能满足农业生产的需要；开发难度大,生产成本高,大大制约了我国农业机器人的发展。 本文首先分析了农业机器人导航的发展现状和趋势,以传感器技术、嵌入式技术、物联网技术、GPS信号处理技术、差分定位技术、多传感器信息融合技术为支撑,在轮式移动机器人平台的基础上,给出了基于CAN总线的农业机器人组合导航系统设计思路。其次,具体设计了基于CAN总线的农业机器人导航控制系统,运用CAN总线成功管理了各个导航控制模块,增加了系统的鲁棒性和可扩展性。第三,设计了GPS信号处理装置,给出了坐标转换模型,设计了GPS差分定位系统。第四,基于GPS和航位推算导航法设计了一套组合导航系统,能够较好完成机器人信息采集和导航定位。最后对各个系统进行了集成、安装、调试和实验验证,经过测试运行,系统各项性能指标均能够达到预期的设计要求,系统具有功耗低、稳定、抗干扰能力强、可扩展性强等特点,具有较好的推广价值和实用价值。
【关键词】：农业机器人 CAN总线 GPS 组合 导航 设计
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP242;P228.4
【目录】：

• 中文摘要7-8
• Abstract8-10
• 1. 前言10-16
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.1.1 农业机器人的发展10
• 1.1.2 农业机器人的意义10-11
• 1.2 移动机器人导航技术11-12
• 1.2.1 导航的概述11
• 1.2.2 农业机器人导航关键技术11-12
• 1.3 国内外研究现状及主要问题12-14
• 1.3.1 国外研究现状12-13
• 1.3.2 国内研究现状13-14
• 1.3.3 存在的主要问题及发展趋势14
• 1.4 主要研究内容及论文安排14-16
• 2. 导航定位原理与系统16-25
• 2.1 导航定位方法16-19
• 2.1.1 路标导航16-17
• 2.1.2 感知导航17
• 2.1.3 视觉导航17-18
• 2.1.4 星基导航18-19
• 2.2 组合导航定位19-23
• 2.2.1 惯性导航导航系统19-20
• 2.2.2 GPS系统20-23
• 2.2.3 GPS/DR组合导航定位技术23
• 2.3 组合导航定位系统实现23-24
• 2.3.1 组合导航硬件系统23-24
• 2.3.2 组合导航软件系统24
• 2.4 本章小结24-25
• 3. 基于CAN总线的农业机器人控制系统设计25-40
• 3.1 移动机器人控制系统总体设计25-26
• 3.2 基于MSP430F149最小控制节点设计26-30
• 3.2.1 控制节点处理器选型26-27
• 3.2.2 电源电路27-28
• 3.2.3 晶振电路28-29
• 3.2.4 复位电路29
• 3.2.5 通讯接口电路29-30
• 3.2.6 数据存储电路设计30
• 3.3 电动机控制模块30-32
• 3.4 红外测距模块和红外速度反馈模块32
• 3.5 超声波测距模块32-33
• 3.6 GPS模块33
• 3.7 数字罗盘模块33-34
• 3.8 无线通讯模块34
• 3.9 上位机模块34-35
• 3.10 CAN总线35-38
• 3.10.1 CAN总线技术简介35-36
• 3.10.2 CAN总线实现方法36-38
• 3.11 本章小结38-40
• 4. GPS信号处理40-45
• 4.1 GPS信号接收与处理40-42
• 4.2 GPS坐标转换42
• 4.3 差分GPS42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5. DGPS/DR组合导航系统实现45-49
• 5.1 系统总体结构45
• 5.2 航位推算导航定位45-48
• 5.2.1 航位推算导航定位原理45-47
• 5.2.2 航位推算导航定位实现方法47-48
• 5.3 DGPS/INS组合导航定位实现48-49
• 5.4 本章小结49
• 6. 系统测试与试运行49-55
• 6.1 移动机器人试验平台49-50
• 6.2 系统驱动模块测试50
• 6.3 信息采集模块测试50-52
• 6.3.1 超声波信息采集模块50-51
• 6.3.2 红外模块测试51-52
• 6.4 GPS定位精度误差分析52-53
• 6.5 本章小结53-55
• 7. 总结与展望55-57
• 7.1 研究工作总结55
• 7.2 工作展望55-57
• 参考文献57-60
• 附录60-67
• 附录1：各个模块实物图60-61
• 附录2：GPS部分代码61-64
• 附录3：CAN总线部分代码64-67
• 攻读学位期间发表论文67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 管欣;闫冬;高振海;;基于惯性导航和实时差分全球定位系统的汽车运动状态测试系统[J];吉林大学学报(工学版);2006年01期

2 龚真春,宋执环,李平,韩波;一种低成本的差分GPS定位系统的设计与实验[J];计算机测量与控制;2005年01期

3 盛三元,王建华;联合卡尔曼滤波在多传感器信息融合中的应用[J];雷达与对抗;2002年01期

4 汪雪莲;;电子罗盘的方位测量误差及其补偿校正[J];声学与电子工程;2005年04期

5 周娟;蒋登峰;曾其勇;;基于PPP协议实现GPRS模块无线接入Internet方式[J];微计算机信息;2009年03期

6 董绪荣,孟庆杰,任宇飞;车辆GPS/DR组合导航方法研究[J];指挥技术学院学报;2001年03期

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本文编号：748630