基于stm32的农机自动驾驶系统的设计与实现
发布时间：2022-12-17 11:10
近年来,随着我国北斗卫星定位技术和自动化技术的不断发展和进步,为农机自动驾驶设备的研发提供了技术基础。农机自动驾驶控制技术是集嵌入式、数据通讯、卫星定位、自动控制和网络技术为一体的现代化农业科学技术,在农业科技应用方面具有很好的实用价值。本文通过对农机自动驾驶系统的功能需求分析,设计了基于stm32嵌入式处理器+μC/OS-III操作系统的解决方案。在硬件设计方案中,采用了stm32f767微控制器作为系统的控制核心,利用北斗系统定位模块采集农机的位置信息,角度传感器模块采集农机前轮转角信息,并设计了串口采集模块,满足了整个硬件系统的需求。在软件设计方案中,搭载了嵌入式操作系统μC/OS-III,来保证系统的实时性和可操作性,利用c语言进行主控软件的层次性设计。在主控软件的控制下,农机完成路径追踪和航向追踪,最终达到能够按照设定的路线自动驾驶功能,横向误差在正负3.2cm以内。本文设计的农机自动驾驶系统具有成本低、实时强、高性能等特点。本文以春耕作业拖拉机为测试平台,经过水泥路面测试和田间作业测试,结果表明,系统的设计符合实际的要求,系统整体运行稳定可靠,设计合理、有效,最终实现自动驾...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
1.1.1 课题的研究背景
1.1.2 课题的研究意义
1.2 自动化控制的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文研究工作及内容安排
1.3.1 论文的研究工作
1.3.2 论文的内容安排
第2章 农机自动驾驶控制系统需求分析
2.1 嵌入式技术分析与应用
2.1.1 嵌入式处理器
2.1.2 嵌入式操作系统
2.2 定位技术分析与应用
2.2.1 北斗卫星定位原理
2.2.2 NEMA-0183通信协议
2.2.3 差分定位技术
2.3 车辆控制方法
2.3.1 航向追踪控制策略
2.3.2 路径追踪控制策略
2.4 卡尔曼滤波技术
2.5 总体设计方案
2.6 本章小结
第3章 基于stm32的农机自动驾驶系统硬件实现
3.1 系统硬件的总体设计
3.2 系统控制器的硬件实现
3.2.1 控制器处理器的选型
3.2.2 串口接口电路设计
3.2.3 AD/DA数据采集电路
3.2.4 复位及JTAG电路
3.3 系统电源模块的功能实现
3.4 系统航姿模块的选型
3.5 系统转向控制模块的选型
3.6 本章小结
第4章 基于stm32的农机自动驾驶系统的软件实现
4.1 系统软件的总体设计
4.2 嵌入式应用程序开发环境
4.2.1 软件开发流程
4.2.2 嵌入式系统μC/OS-III的移植
4.3 定位模块解析程序设计
4.4 界面显示模块程序设计
4.5 控制算法模块设计
4.6 本章小结
第5章 农机自动驾驶系统调试与田间测试
5.1 系统基本测试
5.1.1 定位模块的测试
5.1.2 航姿和角度传感器测试
5.1.3 控制界面的测试
5.1.4 转向控制系统的测试
5.2 农机系统联调与田间测试
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]乡村生态振兴的科技路径[J]. 徐义流. 农业科技管理. 2018(06)
[2]鲁棒自适应无迹卡尔曼滤波的SLAM算法[J]. 刘艳,程诚,裴少婧. 电光与控制. 2019(08)
[3]基于变论域模糊PID控制和KNX技术的LED照明系统[J]. 吴起行,王凯. 浙江科技学院学报. 2018(06)
[4]新形势下农业经济发展现状与有效途径[J]. 刘琳. 吉林农业. 2018(24)
[5]基于小波卡尔曼滤波的高速公路交通数据融合去噪算法研究[J]. 刘兆惠,李倩,王超,徐友春. 公路工程. 2018(06)
[6]我国农业推广现状及发展对策[J]. 程小兵. 现代农业科技. 2018(23)
[7]基于迭代集合卡尔曼滤波的聚合物驱油模型参数反演[J]. 胡冰艳,陈旭,寇根,李琼,刘勇,安科. 地球物理学进展. 2018(06)
[8]基于ARM的嵌入式Web服务器的设计与实现[J]. 李振,张勤,王磊. 电子技术与软件工程. 2018(22)
[9]基于北斗差分定位技术的站场数字化系统[J]. 轩志伟,轩春青,程元涛,巩庆民,牛文辉. 铁路计算机应用. 2018(11)
[10]卫星导航差分定位实践教学研究[J]. 苏伟斌,李厚朴,纪兵. 教育教学论坛. 2018(47)
硕士论文
[1]基于RTK的农机精准定位系统的研究[D]. 潘冉冉.浙江大学 2017
[2]拖拉机作业路径规划与辅助导航系统的研究[D]. 王建波.河南农业大学 2016
[3]基于GPS的农机自动导航系统的研究与设计[D]. 张琳洁.太原理工大学 2016
[4]基于GNSS农机导航姿态校准研究[D]. 胡雷.上海工程技术大学 2016
[5]智能农机液压转向控制系统[D]. 陈宁.上海工程技术大学 2015
[6]基于双天线GPS车辆自主驾驶系统研究[D]. 周丽娟.南昌航空大学 2014
本文编号：3719824
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
1.1.1 课题的研究背景
1.1.2 课题的研究意义
1.2 自动化控制的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文研究工作及内容安排
1.3.1 论文的研究工作
1.3.2 论文的内容安排
第2章 农机自动驾驶控制系统需求分析
2.1 嵌入式技术分析与应用
2.1.1 嵌入式处理器
2.1.2 嵌入式操作系统
2.2 定位技术分析与应用
2.2.1 北斗卫星定位原理
2.2.2 NEMA-0183通信协议
2.2.3 差分定位技术
2.3 车辆控制方法
2.3.1 航向追踪控制策略
2.3.2 路径追踪控制策略
2.4 卡尔曼滤波技术
2.5 总体设计方案
2.6 本章小结
第3章 基于stm32的农机自动驾驶系统硬件实现
3.1 系统硬件的总体设计
3.2 系统控制器的硬件实现
3.2.1 控制器处理器的选型
3.2.2 串口接口电路设计
3.2.3 AD/DA数据采集电路
3.2.4 复位及JTAG电路
3.3 系统电源模块的功能实现
3.4 系统航姿模块的选型
3.5 系统转向控制模块的选型
3.6 本章小结
第4章 基于stm32的农机自动驾驶系统的软件实现
4.1 系统软件的总体设计
4.2 嵌入式应用程序开发环境
4.2.1 软件开发流程
4.2.2 嵌入式系统μC/OS-III的移植
4.3 定位模块解析程序设计
4.4 界面显示模块程序设计
4.5 控制算法模块设计
4.6 本章小结
第5章 农机自动驾驶系统调试与田间测试
5.1 系统基本测试
5.1.1 定位模块的测试
5.1.2 航姿和角度传感器测试
5.1.3 控制界面的测试
5.1.4 转向控制系统的测试
5.2 农机系统联调与田间测试
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]乡村生态振兴的科技路径[J]. 徐义流. 农业科技管理. 2018(06)
[2]鲁棒自适应无迹卡尔曼滤波的SLAM算法[J]. 刘艳,程诚,裴少婧. 电光与控制. 2019(08)
[3]基于变论域模糊PID控制和KNX技术的LED照明系统[J]. 吴起行,王凯. 浙江科技学院学报. 2018(06)
[4]新形势下农业经济发展现状与有效途径[J]. 刘琳. 吉林农业. 2018(24)
[5]基于小波卡尔曼滤波的高速公路交通数据融合去噪算法研究[J]. 刘兆惠,李倩,王超,徐友春. 公路工程. 2018(06)
[6]我国农业推广现状及发展对策[J]. 程小兵. 现代农业科技. 2018(23)
[7]基于迭代集合卡尔曼滤波的聚合物驱油模型参数反演[J]. 胡冰艳,陈旭,寇根,李琼,刘勇,安科. 地球物理学进展. 2018(06)
[8]基于ARM的嵌入式Web服务器的设计与实现[J]. 李振,张勤,王磊. 电子技术与软件工程. 2018(22)
[9]基于北斗差分定位技术的站场数字化系统[J]. 轩志伟,轩春青,程元涛,巩庆民,牛文辉. 铁路计算机应用. 2018(11)
[10]卫星导航差分定位实践教学研究[J]. 苏伟斌,李厚朴,纪兵. 教育教学论坛. 2018(47)
硕士论文
[1]基于RTK的农机精准定位系统的研究[D]. 潘冉冉.浙江大学 2017
[2]拖拉机作业路径规划与辅助导航系统的研究[D]. 王建波.河南农业大学 2016
[3]基于GPS的农机自动导航系统的研究与设计[D]. 张琳洁.太原理工大学 2016
[4]基于GNSS农机导航姿态校准研究[D]. 胡雷.上海工程技术大学 2016
[5]智能农机液压转向控制系统[D]. 陈宁.上海工程技术大学 2015
[6]基于双天线GPS车辆自主驾驶系统研究[D]. 周丽娟.南昌航空大学 2014
本文编号：3719824
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