基于超声波的电动汽车充电口定位技术

发布时间：2020-11-01 09:33

　　 随着对电动汽车的需求日益增加,人们对电动汽车及其配套设施提出了智能化的要求。利用机器人充电是目前电动汽车智能充电的一种重要解决方案,该方案最重要最基本的要求是能实现充电口的定位。目前的充电口定位的方法存在环境适应性差、成本较高的缺点,研究一种环境适应性好、定位精度高、成本低的定位方法对推动电动汽车的智能化具有重大意义。超声波定位作为一种非接触式的定位方式,具有纵向分辨率高、环境适应性好、方向性好等优势,能够实现较高精度的定位并且成本较低,在医疗、无损检测、机器人导航、无人驾驶、仓储等领域应用广泛。本文针对充电口三维位置坐标的确定,提出了基于TDOA的改进三边测定的算法,并对算法进行了仿真验证。同时,分析建立了姿态确定中涉及的5个坐标系,并提出了一种基于单位方向矢量求解齐次变换矩阵的算法,对算法进行了仿真,证明了该算法的可行性。本文提出了“一发三收”的充电口定位总体方案,并对超声波发射和接收探头的安装位置进行了确定,超声波发射探头安装在机械臂末端的顶部,超声波接收探头安装在充电口的指定位置,呈三角形排列。依据定位的总体方案,首先对重要的硬件进行了选型,然后对硬件电路进行了设计,包含超声波发射电路、超声波接收电路、温度测定电路、电源电路等,给出了电路原理图并进行了仿真验证;最后编写了定位相关程序,包括无线通信程序、A/D转换程序、RS485串口通信程序,给出了程序的流程图。对本文设计的超声波充电口定位方法进行了相关实验验证,着重对重要的单一性能指标和充电口定位进行了实验验证,结果表明:该方法的定位检测盲区不大于50mm,作用空间可达1000mm×1000mm×500mm,并且充电口的定位精度可达5mm,充电口的角度精度±0.1rad。证明了该方法的可行性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.72
【部分图文】：

图 1-1 Rivard 定位系统[20]r 针对以往的超声波定位系统需要使用辅薄膜夹在两片印刷电路板上的导电层之换能器的超声波三维定位系统。该系统，它包括同步和异步两种模式。在同步模

图 1-2 PCB 压电薄膜安装示意图[21]Jose Carlos Prieto 等人针对超声波定位系统无法在室外使用的情况，设计了使用时分多址[22]（TDMA）和码分多址[23]（CDMA）两种测量模式的超声波定统 3D-LOCUS[24]，在室外风速为 2m/s 的情况下，TDMA 定位模式的精度

图 1-3 3D-LOCUS 定位系统架构[24]学计算机实验室提出了超声波三维定位系统 ActiveBat[25]外线对 10×6×2cm 的标签进行三维定位。该系统每隔 发送无线电消息，该消息包含系统要定位标签的 ID（16 位
【参考文献】

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本文编号：2865347