无线可视化移动定位系统的设计与实现

发布时间：2017-04-25 02:08

  本文关键词：无线可视化移动定位系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对目前无线传感器网络(WSN: Wireless Sensor Network)定位累积误差大、缺乏有效的精确可靠定位算法，本文采用四轴飞行器和Mini摄像头，提出了可视化移动节点的无线传感器网络定位系统。通过节点搭载无线网卡并使用LwIP协议联入局域网AP或无线路由器设备，将待测区域环境图像与GPS和超声波等信息通过无线通信实时传至上位机监测端，上位机软件通过信息处理技术，根据图像和飞行器节点坐标计算出待测节点的坐标，完成定位任务。 本系统分为可视化移动节点与监测控制终端两个部分。其中，，可视化节点采用主、从双处理器设计，主处理器为STM32F407VGT6负责飞行器控制相关数据的处理和运算，从处理器STM32F405RGT6负责视频采集与无线网络数据传输；监测控制终端包括上位机图像处理软件和四轴遥控器，上位机应用软件采用VS2010平台的C#语言和OpenCV函数库开发设计。采用张正友标定法对摄像头进行标定，求出其内参数，通过OpenCV创建样本，并用HarrTraining算法训练样本。通过实验分析与验证，实验结果表明，系统在无线传感器网络中的定位误差为10cm，定位精度为15%，较传统定位算法有较大提高，而且系统在复杂环境与非视距的情况下也有较好的定位表现。
【关键词】：定位技术 可视化 移动节点 图像处理
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题的背景及意义10-11
• 1.2 国内外发展现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 论文研究内容13-15
• 第2章 定位算法与方案设计15-25
• 2.1 定位方法的性能评价标准15-16
• 2.2 定位基本原理16-21
• 2.2.1 基于测距的定位算法16-19
• 2.2.2 基于非测距的定位算法19-20
• 2.2.3 新型定位算法20-21
• 2.3 现有定位系统和算法比较21-23
• 2.4 本系统的设计方案23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 可视化移动节点的硬件设计25-36
• 3.1 电源模块的设计25-26
• 3.2 节点运动单元的设计26-30
• 3.2.1 节点运动载体26-27
• 3.2.2 处理器的选择 STM32F407VGT627
• 3.2.3 节点姿态传感器模块27-28
• 3.2.4 2.4G 与 PPM 脉冲调制28-29
• 3.2.5 超声波测距模块设计29-30
• 3.2.6 GPS 模块设计30
• 3.3 节点可视化单元的设计30-35
• 3.3.1 从处理器的选择 STM32F405RGT631-32
• 3.3.2 基于 OV2640 的视觉模块设计32-33
• 3.3.3 基于 MR09-REF2-457 的 WiFi 模块设计33-35
• 3.4 监测与控制终端设计35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 系统软件及算法设计36-56
• 4.1 系统总体软件架构36-39
• 4.1.1 可视化移动节点软件架构36-38
• 4.1.2 上位机软件架构38-39
• 4.2 节点运动控制算法设计39-43
• 4.2.1 四轴姿态的表示和运算39-40
• 4.2.2 姿态传感器数据融合40-42
• 4.2.3 四轴的控制算法42-43
• 4.3 LwIP 协议栈的设计与实现43-48
• 4.3.1 UDP 和 TCP 处理的实现43-46
• 4.3.2 LwIP 协议栈的设计与移植46-48
• 4.4 上位机软件设计48-55
• 4.4.1 网络套接字设计49-51
• 4.4.2 基于 OpenCV 的图像识别算法51-53
• 4.4.3 待测节点坐标计算方法53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 系统检测及结果分析56-64
• 5.1 系统平台的搭建56-58
• 5.1.1 可视化运动节点平台搭建56-57
• 5.1.2 上位机软件平台介绍57-58
• 5.2 实验与分析58-63
• 5.2.1 四轴飞行器运动控制实验58
• 5.2.2 视觉与无线网络传输模块实验58-59
• 5.2.3 摄像头标定实验59-61
• 5.2.4 图像识别测试61-62
• 5.2.5 实时定位实验62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 唐宏;钟璐;;基于移动信标节点的无线传感器网络定位算法研究[J];信息通信技术;2012年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 滕国栋;无线传感网络节点定位算法的研究[D];浙江大学;2010年

  本文关键词：无线可视化移动定位系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：325384