基于UWB的矿山巨型卡车防碰撞预警系统

发布时间：2020-05-15 03:44

【摘要】：在矿山实际开采环境中,产生的沙石和粉尘以及前车行驶所产生的巨大扬尘等因素导致驾驶视野非常不好,并且巨型卡车与普通卡车不管是自身尺寸还是驾驶方式都差异巨大,所以矿山中的巨型卡车在行驶中的安全问题尤为重要。而基于UWB的矿山巨型卡车防碰撞系统在提高运行安全性和生产效率等方面具有重大意义。在硬件平台搭建方面,本文介绍了UWB硬件的设计及参数等详细信息,所应用的SPI四线通信协议和IEEE 802.15.4-2011无线网络协议,硬件开发平台CoIDE的使用和开发环境的配置,以及使用双向飞行时间法(TD-TOF,two direction-time of flight)作为改进定位技术的基本测距方法,并将其烧录到UWB硬件设备当中。软件方面,在防碰撞系统的上位机的设计与实现中针对基于TOA定位产生多解的缺点进行了改良,提高了精度,并基于此改进的定位技术结合实际应用背景和条件设计了防碰撞预警算法及其中的轨迹判断算法,包括了有碰撞趋势和无碰撞趋势的算法设计原理。使用QT 5.7.0对所需要的功能进行上位机的开发后,分别在平面场和梯度场中通过八种实际情况的模拟实验来验证整个防碰撞预警系统的可行性,实验结果表明本设计具有良好的稳定性,精确性和实用性。最后对UWB的硬件设备的定位精度进行了误差测量,测得定位精度可以达到厘米级且此定位精度误差在实际应用场景的可接受范围内,并结合定位原理对测量结果所产生的误差进行分析。
【图文】：

6图 2.1 UWB 硬件设计原理图Figure 2.1 UWB hardware design schematic diagramUWB 硬件设备由基于 STM32F105 芯片的单片机和 DW1000 通信模块、复位电路、LED灯、拨码开关等共同构成。该模块进行标签及基站功能之间的切换可以通过电路中的拨码开

UWB的PCB硬件封装图
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD56

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