足球机器人阵列天线的自适应信号处理算法研究
发布时间：2021-07-09 01:00
大场地足球机器人比赛是人工智能、视觉与传感、通讯、控制科学等交叉学科应用的典型,需要同时监测空中和地面的足球运动轨迹,解决传统机器人存在对环境适应能力不强或者受光线影响大等问题,还需要面对复杂的电磁干扰、噪音和杂波环境。阵列天线具有波束控制灵活的独特优点,能满足多目标跟踪与识别、强自适应抗干扰能力和高可靠性等功能的要求,本文主要对阵列天线足球机器人自适应信号处理算法开展研究。自适应波束形成（ADBF）技术可以在电磁工作环境恶化和大量射频干扰存在的情况下,通过对权值的自适应控制达到增强目标信号、抑制干扰信号的目标,从而实现空域滤波。研究并提升自适应处理算法的实时与稳健性就有着极为重要的理论意义与工程价值。本文紧密围绕阵列天线抗干扰和杂波抑制的解决方法,分别对足球机器人阵列天线信号模型、快速自适应波束形成与空时自适应处理、基于敏感函数信源估计的特征干扰相消波束形成算法和基于对称多处理器（SMP）的超大点数FFT算法四个方面开展研究,具体研究了以下内容。首先,本文详细从数学模型对足球机器人阵列天线的信号模型和自适应处理准则进行了分析。研究了在一定条件下的三种准则,发现这些不同优化准则是等价的...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
课题研究处理STAP信号模型
东华大学博士学位论文第2章足球机器人阵列天线信号模型及处理原理122.2.1足球机器人机械结构如下图2-1所示，足球机器人设计采用三轮底盘；盘球机构主要通过两个盘球电机实现旋球式带球；射门机构采用气动。底盘采用全向运动机构。该机构由安装在底板上的三个全向轮组成，每个全向轮通过电机经减速器输出旋转运动，提供足够的驱动力。三个全向轮通过运动合成，驱动机器人以一定的速度在不同的地面运动。三个电机通过DSP控制板接收控制信号，电机另一端直接与编码器相连，通过编码器进行速度反馈，构成伺服运动系统。在每个驱动轮相应位置处，安装有防撞块，以保护全向轮在机器人对抗中不被撞坏。2.2.2足球机器人电控系统电控系统框图如图2-2所示，主要分便携式主控和DSP运动控制两部分。DSP运动控制板，可以处理实时性要求高的电机闭环控制以及电子罗盘、红外测距、编码计数等传感单元，将信息通过485通讯线和便携式主控计算机实现数据交换。便携式主控计算机通过信息融合并对上层图像数据的处理，利用决策模块实现每台足球竞赛机器人的策略控制，实现各机器人之间的场位配合。图2-2足球机器人电控系统框图123457图2-1竞赛足球机器人平台1.顶板2.相机固定座3.斜支架4.PC机5.盘球电机6.踢球杆7.全向轮6
东华大学博士学位论文第2章足球机器人阵列天线信号模型及处理原理132.2.3足球机器人阵列天线场景本论文研究的大场地，为标准足球场大小，长105米，宽68米，面积为7140平方米。上文对本研究所使用的足球机器人平台的机械系统设计、电控系统设计做简单介绍。本研究的足球机器人系统（简称足球机器人）包含11个足球机器人、阵列天线、一个载天线平台（无人机）。阵列天线由无人机载至指定高度，因课题研究的产品尚未发布，根据需要，样品实物照片在本文不予展示。图2-3示意了足球机器人阵列天线的信号处理模拟场景，图中对干扰和来自四面八方的杂波进行了标注，涉及的噪声因为来源众多，在模拟场景中未予注明。图中阵列天线由无人机载至指定高度，处理干扰和来自四面八方的杂波的同时，检测含对手机器人在内的多个足球机器人目标，传给地面教练机器人即守门员机器人，除守门机器人外的地面足球机器人，只负责自己的功能，比如发送定位给教练机器人、自主运动和盘球等。双方的机器人定位被同时通过阵列天线定位后发送给守门员机器人，守门员机器人根据足球位置和我方机器人的策略来规划轨迹，下达运动位置指令，本研究相关实验的开展、数据的采集等由相关单位给予了协助，在致谢中已有列明。2.3自适应波束形成信号模型及处理原理2.3.1自适应波束形成信号模型阵列天线不是简单的将天线排成我们所熟悉的阵列的样子，而是它的构成是阵列形式的。阵列天线可分为直线阵、平面阵、圆阵、柱面阵等，其中直线阵是最简单的一种构型。由于直线阵的，阵列流形具有良好的范德蒙结构，因此本文主要介绍介绍直线阵的信号模型，如下页图2-4所示。为了简单起见，对于直线阵通常考虑均匀直线阵，内由N个全向阵元组成，d为阵元间距。假设空间入射到阵列的?
本文编号：3272687
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
课题研究处理STAP信号模型
东华大学博士学位论文第2章足球机器人阵列天线信号模型及处理原理122.2.1足球机器人机械结构如下图2-1所示，足球机器人设计采用三轮底盘；盘球机构主要通过两个盘球电机实现旋球式带球；射门机构采用气动。底盘采用全向运动机构。该机构由安装在底板上的三个全向轮组成，每个全向轮通过电机经减速器输出旋转运动，提供足够的驱动力。三个全向轮通过运动合成，驱动机器人以一定的速度在不同的地面运动。三个电机通过DSP控制板接收控制信号，电机另一端直接与编码器相连，通过编码器进行速度反馈，构成伺服运动系统。在每个驱动轮相应位置处，安装有防撞块，以保护全向轮在机器人对抗中不被撞坏。2.2.2足球机器人电控系统电控系统框图如图2-2所示，主要分便携式主控和DSP运动控制两部分。DSP运动控制板，可以处理实时性要求高的电机闭环控制以及电子罗盘、红外测距、编码计数等传感单元，将信息通过485通讯线和便携式主控计算机实现数据交换。便携式主控计算机通过信息融合并对上层图像数据的处理，利用决策模块实现每台足球竞赛机器人的策略控制，实现各机器人之间的场位配合。图2-2足球机器人电控系统框图123457图2-1竞赛足球机器人平台1.顶板2.相机固定座3.斜支架4.PC机5.盘球电机6.踢球杆7.全向轮6
东华大学博士学位论文第2章足球机器人阵列天线信号模型及处理原理132.2.3足球机器人阵列天线场景本论文研究的大场地，为标准足球场大小，长105米，宽68米，面积为7140平方米。上文对本研究所使用的足球机器人平台的机械系统设计、电控系统设计做简单介绍。本研究的足球机器人系统（简称足球机器人）包含11个足球机器人、阵列天线、一个载天线平台（无人机）。阵列天线由无人机载至指定高度，因课题研究的产品尚未发布，根据需要，样品实物照片在本文不予展示。图2-3示意了足球机器人阵列天线的信号处理模拟场景，图中对干扰和来自四面八方的杂波进行了标注，涉及的噪声因为来源众多，在模拟场景中未予注明。图中阵列天线由无人机载至指定高度，处理干扰和来自四面八方的杂波的同时，检测含对手机器人在内的多个足球机器人目标，传给地面教练机器人即守门员机器人，除守门机器人外的地面足球机器人，只负责自己的功能，比如发送定位给教练机器人、自主运动和盘球等。双方的机器人定位被同时通过阵列天线定位后发送给守门员机器人，守门员机器人根据足球位置和我方机器人的策略来规划轨迹，下达运动位置指令，本研究相关实验的开展、数据的采集等由相关单位给予了协助，在致谢中已有列明。2.3自适应波束形成信号模型及处理原理2.3.1自适应波束形成信号模型阵列天线不是简单的将天线排成我们所熟悉的阵列的样子，而是它的构成是阵列形式的。阵列天线可分为直线阵、平面阵、圆阵、柱面阵等，其中直线阵是最简单的一种构型。由于直线阵的，阵列流形具有良好的范德蒙结构，因此本文主要介绍介绍直线阵的信号模型，如下页图2-4所示。为了简单起见，对于直线阵通常考虑均匀直线阵，内由N个全向阵元组成，d为阵元间距。假设空间入射到阵列的?
本文编号：3272687
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