基于UWB的护理机器人定位系统研究

发布时间：2023-03-12 17:15

　　21世纪以来,社会的老龄化问题越来越严重,很多老年人的生活得不到保障,不断地刺激着护理行业的发展;随着科学技术的不断进步,传统的护理方式不断被机器人所取代,科研人员发明了很多护理机器人。但是由于护理机器人大部分时间都是工作在室内,室内的环境相对室外来说比较复杂,定位环境极其恶劣,因此需要具有很够的定位精度。为了解决这一问题,本文中通过对几种常见的定位技术与UWB技术的分析与对比,提出并实现了基于UWB护理机器人定位系统,经过对系统进行仿真和实验分析验证了基于UWB护理机器人定位系统对定位精度有明显的提升。基于UWB护理机器人定位系统通过三个基站以及护理机器人上的定位标签,对护理机器人进行定位。定位方案采用基于信号到达时间差的定位模型(TDOA),不需标签与基站之间的时钟同步,只需三个基站的时钟同步来获取护理机器人上的标签相对于各个基站的位置信息。收集到的位置信息通过室内局域网传输给上位机系统,上位机系统内进行偏最小二乘法线性回归再通过遗传算法和无迹卡尔曼滤波进一步对数据进行优化得到精确地位置信息,并显示在护理机器人定位界面,同时上位机还具有用户管理和数据存储等功能。本文通过对几种常见的...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及研究意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 UWB技术国外发展现状
        1.2.2 UWB技术国内发展现状
    1.3 研究内容和章节安排
第2章 UWB技术的理论介绍与分析
    2.1 引言
    2.2 UWB技术的基本理论
        2.2.1 UWB简介
        2.2.2 UWB关键技术
    2.3 UWB的技术优势和应用
        2.3.1 UWB技术优势
        2.3.2 UWB技术应用
    2.4 本章小结
第3章 UWB定位系统模型及定位算法
    3.1 引言
    3.2 几种常见的无线定位模型
        3.2.1 AOA定位方法
        3.2.2 RSSI定位方法
        3.2.3 TOA定位方法
        3.2.4 TDOA定位方法
        3.2.5 常见的无线定位方式的比较
    3.3 基于UWB的高精度定位解标签算法
        3.3.1 最小二乘定位算法
        3.3.2 Fang定位算法
        3.3.3 Chan定位算法
        3.3.4 泰勒级数展开算法
        3.3.5 仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 TDOA模型算法设计
    4.1 引言
    4.2 偏最小二乘定位法
    4.3 PLS-GA算法
        4.3.1 遗传算法简介
        4.3.2 遗传算法基本理论
        4.3.3 PLS-GA算法及其仿真
    4.4 无迹卡尔曼滤波的原理
    4.5 PLS-GA-UKF定位原理及其仿真
    4.6 本章小结
第5章 护理机器人的设计与实验
    5.1 引言
    5.2 护理机器人的设计
        5.2.1 主控制器的设计
        5.2.2 驱动电路的设计
        5.2.3 供电电源的设计
        5.2.4 测距模块的设计
        5.2.5 系统通信设计
    5.3 护理机器人上位机的设计
    5.4 护理机器人定位功能测试
        5.4.1 功能测试方案
        5.4.2 实验结果与分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢



本文编号：3761621