移动障碍物检测方法及实现技术的研究

发布时间：2017-09-13 07:37

  本文关键词：移动障碍物检测方法及实现技术的研究

  更多相关文章： 超声波测距 目标跟踪 改进扩展卡尔曼滤波 移动障碍物检测系统

【摘要】：中国是世界上盲人数量最多的国家,如何安全行走是盲人日常生活中最大的问题。路面探测、障碍识别和轨迹跟踪一直以来都是导盲研究领域的关键技术,也是盲人进行避障的前提,因此移动障碍物的检测具有重要的研究价值与工程意义。传统的目标定位跟踪研究基本上都采用多个传感器的组合测量方式,但始终存在传感器间的测量值不一致以及相互干扰等问题,并且只能应用在特定的场景下。论文在使用单个超声波传感器的基础上,提出了移动障碍物检测方法并对扩展卡尔曼滤波器实现改进,重点研究了以下几个方面：1.分析探测量程与声波频率、波束角与换能器辐射面积的关系并选取超声波传感器KS109进行测距；在三种典型目标跟踪算法的基础上提出两种移动障碍物检测方法。前一种结合EKF算法仿真分析云台间距对跟踪效果的影响；后一种对EKF算法进行改进并提出“集合EKF滤波器”,通过仿真验证检测方法的可行性和改进算法的性能。2.对移动障碍物检测系统进行模块化设计,包括硬件与软件设计两部分。硬件部分说明各模块的工作原理和使用方法；软件部分以主程序为框架,阐述四个功能子程序的工作流程。结合实际工程意义,确定采取单云台的检测方式,并进行细微的调整。3.搭建实验平台,详细地研究KS109的测量精度和探测范围,并对静止障碍物进行定位和移动障碍物进行检测。实验结果验证了检测系统具有较高的测量精度和稳定的工作性能,能够实现对移动障碍物的定位与跟踪。
【关键词】：超声波测距 目标跟踪 改进扩展卡尔曼滤波 移动障碍物检测系统
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 论文的研究背景及意义9
• 1.2 测距技术概述9-11
• 1.2.1 激光检测9-10
• 1.2.2 超声波检测10
• 1.2.3 视觉检测10-11
• 1.3 目标跟踪算法概况11
• 1.4 论文的主要工作及安排11-13
• 1.4.1 主要研究内容11-12
• 1.4.2 组织结构12-13
• 第二章 超声波测距研究13-21
• 2.1 超声波概述13-14
• 2.2 超声回波信号处理14-15
• 2.3 超声波换能器设计15-16
• 2.4 超声波传感器选型16-18
• 2.5 超声波定位18-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第三章 目标跟踪算法21-43
• 3.1 卡尔曼滤波的提出21-23
• 3.2 扩展卡尔曼滤波的发展23-24
• 3.3 强跟踪滤波的改进24-25
• 3.4 卡尔曼滤波的发散及抑制方法25-27
• 3.5 算例仿真与分析27-42
• 3.5.1 算例一27-30
• 3.5.2 算例二30-41
• 3.5.3 算例三41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 移动障碍物检测系统的设计43-57
• 4.1 检测方法的比较与选取43-47
• 4.2 检测系统的硬件设计47-51
• 4.3 检测系统的软件设计51-55
• 4.3.1 主程序51-52
• 4.3.2 舵机转动子程序52
• 4.3.3 IIC通信子程序52-53
• 4.3.4 OLED显示子程序53-54
• 4.3.5 数据处理子程序54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 实验结果与分析57-65
• 5.1 传感器测量与分析57-59
• 5.2 静止障碍物定位59-60
• 5.3 移动障碍物检测60-63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 本文工作总结65
• 6.2 未来工作展望65-67
• 致谢67-69
• 参考文献69-71

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本文编号：842404