本課題源于空中機(jī)器人大賽參賽項(xiàng)目。針對(duì)比賽要求，提出了一種基于ARM的低成本、高性能的嵌入式微小無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的整體方案，并由此展開(kāi)了一系列的研究工作。 本文的重點(diǎn)是飛行控制系統(tǒng)的姿態(tài)確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)和飛行控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。 本文首先回顧了國(guó)內(nèi)外微小無(wú)人機(jī)發(fā)展歷程，介紹了其研究現(xiàn)狀，并指出了微小無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)需求設(shè)計(jì)了低價(jià)位、高性能的嵌入式微小無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的整體方案。 設(shè)計(jì)了低成本、低功耗的微小無(wú)人機(jī)的姿態(tài)確定系統(tǒng)方案，利用姿態(tài)四元數(shù)、龍格庫(kù)塔法、高斯牛頓法和擴(kuò)展卡爾曼濾波器估計(jì)出系統(tǒng)的姿態(tài)矩陣；對(duì)姿態(tài)確定方案進(jìn)行了仿真。 設(shè)計(jì)了基于ARM的飛行控制系統(tǒng)的硬件部分，包括電源及復(fù)位電路，UART、SPI、JTAG等接口電路，PWM信號(hào)發(fā)生電路，A/D采樣電路及前置電路，光電耦合電路等；完成了整個(gè)飛控系統(tǒng)PCB板制作以及對(duì)所設(shè)計(jì)電路的調(diào)試工作，使得系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。 最后針對(duì)本文設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)進(jìn)行了啟動(dòng)代碼等系統(tǒng)底層軟件的編寫和調(diào)試，建立了系統(tǒng)的啟動(dòng)環(huán)境。
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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當(dāng)代科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，極大促進(jìn)了自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展——條形碼、光學(xué)字符識(shí)別、磁條(卡)、工C卡、語(yǔ)音識(shí)別、視覺(jué)識(shí)別、RFID等，其中，RFID無(wú)疑是最為前沿的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是一種非接觸式的識(shí)別技術(shù)；同時(shí)，隨著另外一項(xiàng)技術(shù)——嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)構(gòu)小巧、性能優(yōu)越、價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)便的手持式數(shù)據(jù)自動(dòng)讀寫設(shè)備發(fā)展尤為迅速。具體說(shuō)來(lái)，一款好的手持式RFID讀寫器適用于工作現(xiàn)場(chǎng)，可以供工作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物品信息進(jìn)行自動(dòng)收集，而隨著嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，使讀寫器不僅有數(shù)據(jù)采集功能，而且可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以供管理決策。在這其中，操作系統(tǒng)、芯片、總線、接口技術(shù)成為讀寫器的內(nèi)核，嵌入式系統(tǒng)成為技術(shù)的代表。 隨著嵌入式操作系統(tǒng)(如linux、wirice.net)的出現(xiàn)，使得軟件開(kāi)發(fā)人員在嵌入式系統(tǒng)和普通pc機(jī)上進(jìn)行應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)不會(huì)感到太大的差別(借助于交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境，即在pc機(jī)上編譯連接，但生成的是目標(biāo)機(jī)代碼)。但是，對(duì)于那些應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)者，往往對(duì)某一行業(yè)軟件開(kāi)發(fā)比較熟悉卻對(duì)硬件有些陌生，熟悉硬件原理(嵌入式處理器架構(gòu)、部件工作原理等)恰恰是構(gòu)建一個(gè)嵌入式系統(tǒng)所必須的。因此，構(gòu)建一個(gè)性能穩(wěn)定、持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、完善數(shù)據(jù)接口、方便讀寫器接口的手持式設(shè)備成為了當(dāng)今一個(gè)比較熱門的技術(shù)領(lǐng)域。本項(xiàng)目就是根據(jù)以上事實(shí)，先分析了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，再根據(jù)項(xiàng)目需求、生產(chǎn)成本以及RFID應(yīng)用開(kāi)發(fā)者的要求，決定采用以ARM920T為內(nèi)核的$3C2410為嵌入式處理器、微軟公司力推的wiIice.net為嵌入式操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了供RFID應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)者使用的手持式RFID讀寫器。針對(duì)手持式設(shè)備的特點(diǎn)和實(shí)際要求，對(duì)讀寫器軟硬件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了規(guī)劃，完成了時(shí)鐘電路、nand flash存儲(chǔ)器接口電路、SDRAM電路、串行接口電路、RFID讀寫模塊接口電路、USB接口電路、無(wú)線通信模塊接口電路、LCD/觸摸屏接口電路的設(shè)計(jì)，并開(kāi)發(fā)了讀寫器的二次發(fā)API;在wince.net平臺(tái)下，利用platform builder工具定制了適于讀寫器的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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數(shù)字信號(hào)發(fā)生器是數(shù)字信號(hào)處理中不可缺少的調(diào)試設(shè)備。在某工程項(xiàng)目中，為了提供特殊信號(hào)，比如雷達(dá)信號(hào)，就需要設(shè)計(jì)專用的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，用以達(dá)到發(fā)送雷達(dá)信號(hào)的要求。在本文中提出了使用PCI接口的專用數(shù)字信號(hào)發(fā)生器方案。 該方案的目標(biāo)是能夠采錄雷達(dá)信號(hào)，把信號(hào)發(fā)送到主機(jī)作為信號(hào)文件存儲(chǔ)起來(lái)，然后對(duì)這個(gè)信號(hào)文件進(jìn)行航跡分離，得到需要的航跡信號(hào)文件。同時(shí)，信號(hào)發(fā)生器具有發(fā)送信號(hào)的功能，可以把不同形式的信號(hào)文件發(fā)送到檢測(cè)端口，用于設(shè)備調(diào)試。 在本文中系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為硬件和軟件兩個(gè)方面來(lái)介紹： 硬件部分采用了FPGA邏輯設(shè)計(jì)加上外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在硬件設(shè)計(jì)中，最主要的是FPGA邏輯設(shè)計(jì)，包括9路主從SPI接口信號(hào)的邏輯控制，片外SDRAM的邏輯控制，PCI9054的邏輯控制，以及這些邏輯模塊間信號(hào)的同步、發(fā)送和接收。在這個(gè)過(guò)程中信號(hào)的方向是雙向的，所選用的芯片都具有雙向數(shù)據(jù)的功能。 在本文中軟件部分包括驅(qū)動(dòng)軟件和應(yīng)用軟件。驅(qū)動(dòng)軟件采用PLXSDK驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)，通過(guò)控制PCI總線完成數(shù)據(jù)的采錄和發(fā)送。應(yīng)用軟件中包括數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)發(fā)送，采用卡爾曼濾波器等方法。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明該方案完全滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅_(dá)到SPI傳輸?shù)乃俣纫螅軌蛲瓿珊桔E提取，以及數(shù)據(jù)傳輸。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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隨著GPS(Global Positioning System)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其全球性、全天候、低成本等特點(diǎn)使得GPS接收機(jī)的用戶數(shù)量大幅度增加，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。但由于定位過(guò)程中各種誤差源的存在，單機(jī)定位精度受到影響。目前常從兩個(gè)方面考慮減小誤差提高精度：①用高精度相位天線、差分技術(shù)等通過(guò)提高硬件成本獲取高精度；②針對(duì)誤差源用濾波算法從軟件方面實(shí)現(xiàn)精度提高。兩種方法中，后者相對(duì)于前者在滿足精度要求的前提下節(jié)約成本，而且便于系統(tǒng)融合，是應(yīng)用于GPS定位的系統(tǒng)中更有前景的方法。但由于在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)定位濾波算法需要時(shí)間，傳統(tǒng)CPU往往不能滿足實(shí)時(shí)性的要求，而FPGA以其快速并行計(jì)算越來(lái)越受到青睞。 本文在FPGA平臺(tái)上，根據(jù)“先時(shí)序后電路”的設(shè)計(jì)思想，由同步?jīng)]計(jì)方法以及自頂向下和自下而上的混合設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。從GPS-OEM板輸出的定位信息的接收到定位結(jié)果的坐標(biāo)變換，最終到kalman濾波遞推計(jì)算減小定位誤差，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、快速、高精度的GPS定位信息采集處理系統(tǒng)，為GPS定位數(shù)據(jù)的處理方法做了新的嘗試，為基于FPGA的GPS嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。具體工作如下： 基于FPGA設(shè)計(jì)了GPS定位數(shù)據(jù)的正確接收和顯示，以及經(jīng)緯度到平面坐標(biāo)的投影變換。根掘GPS輸出信息標(biāo)準(zhǔn)和格式，通過(guò)串口接收模塊實(shí)現(xiàn)串口數(shù)掘的接收和經(jīng)緯度信息提取，并通過(guò)LCD實(shí)時(shí)顯示。在提取信息的同時(shí)將數(shù)據(jù)格式由ASCⅡ碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制整數(shù)型，實(shí)現(xiàn)利用移位和加法運(yùn)算達(dá)到代替乘法運(yùn)算的效果，從而減少資源的利用率。在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，利用查找表的方法查找轉(zhuǎn)化時(shí)需要的各個(gè)參數(shù)值，并將該參數(shù)先轉(zhuǎn)為雙精度浮點(diǎn)小數(shù)，再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。根據(jù)高斯轉(zhuǎn)化公式的規(guī)律將公式簡(jiǎn)化成只涉及加法和乘法運(yùn)算，以此簡(jiǎn)化公式運(yùn)算量，達(dá)到節(jié)省資源的目的。 卡爾曼濾波器的實(shí)現(xiàn)。首先分析了影響定位精度的各種誤差因素，將各種誤差因素視為一階馬爾科夫過(guò)程的總誤差，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程、觀測(cè)方程和濾波方程，并基于分散濾波的思想進(jìn)行卡爾曼濾波設(shè)計(jì)，并通過(guò)Matlab進(jìn)行仿真。結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的卡爾曼濾波器收斂性好，定位精度高、估計(jì)誤差小。在仿真基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)基于FPGA的卡爾曼濾波計(jì)算。在滿足實(shí)時(shí)性的基礎(chǔ)上，通過(guò)IP核、模塊的分時(shí)復(fù)用和樹(shù)狀結(jié)構(gòu)節(jié)省資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)卡爾曼濾波，達(dá)到提高數(shù)據(jù)精度的效果。 設(shè)計(jì)中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676為硬件平臺(tái)，采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布線，一共使用44438個(gè)邏輯資源，時(shí)鐘頻率達(dá)到100MHZ以上，滿足實(shí)時(shí)性信號(hào)處理要求，在保證精度的前提下達(dá)到資源最優(yōu)。Modelsim仿真驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：二驅(qū)蚊器
文中針對(duì)水下自主航行器提出了一種新型的基于捷聯(lián)慣導(dǎo)（SINS）和GPS的組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該方案以捷聯(lián)慣導(dǎo)作為主系統(tǒng)，同時(shí)利用GPS重調(diào)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，建立了該組合導(dǎo)航系統(tǒng)的卡爾曼濾波模型，設(shè)計(jì)了輸出校正間接法的卡爾曼濾波算法和Sage-husa自適應(yīng)卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果表明由于GPS位置和速度信息的引入，一定程度上克服了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差狀態(tài)發(fā)散現(xiàn)象，提高了導(dǎo)航精度。同時(shí)通過(guò)兩種算法的對(duì)比，Sage-husa自適應(yīng)卡爾曼濾波算法則具有更高的濾波精度和穩(wěn)定性，能夠更好的滿足長(zhǎng)時(shí)間遠(yuǎn)距離導(dǎo)航的要求。
標(biāo)簽： Sage-husa AUV 自適應(yīng)濾波算法 組合導(dǎo)航
上傳時(shí)間： 2013-10-11
上傳用戶：jeffery
利用加速度信號(hào)測(cè)量位移是油田抽油井光桿位移測(cè)量的主要方法，而加速度信號(hào)的隨機(jī)噪聲和趨勢(shì)項(xiàng)是影響測(cè)量精度的主要因素，本文提出了一種基于學(xué)習(xí)的實(shí)時(shí)消噪和剔除趨勢(shì)項(xiàng)方法。學(xué)習(xí)時(shí)先獲取一段時(shí)間的加速度信號(hào)，再通過(guò)時(shí)間序列分析技術(shù)得出ARIMA模型及其參數(shù)，最后基于FFT變換的Rife-Jane頻率估計(jì)方法求出加速度信號(hào)的周期；在線實(shí)時(shí)消噪和剔除趨勢(shì)項(xiàng)方法是基于學(xué)習(xí)階段所得模型參數(shù)，運(yùn)用卡爾曼濾波技術(shù)消除加速度信號(hào)隨機(jī)噪聲；按周期兩次積分得到光桿位移，用加窗遞推最小二乘法在線消除趨勢(shì)項(xiàng)。通過(guò)抽油機(jī)半實(shí)物仿真平臺(tái)測(cè)試和分析加速度信號(hào)，結(jié)果表明，該方法有效地去除了加速度信號(hào)中的噪聲和趨勢(shì)項(xiàng)，極大地提高了位移的測(cè)量精度。
標(biāo)簽： 加速度信號(hào) 隨機(jī) 消除方法
上傳時(shí)間： 2013-11-16
上傳用戶：稀世之寶039
針對(duì)多目標(biāo)情況下雷達(dá)組網(wǎng)的誤差配準(zhǔn)問(wèn)題，提出了一種基于不敏卡爾曼濾波（Unscented Kalman Filter，UKF）和最優(yōu)壓縮的系統(tǒng)偏差穩(wěn)健估計(jì)方法。該算法將目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和傳感器系統(tǒng)偏差組合在同一狀態(tài)方程中，構(gòu)建擴(kuò)維的系統(tǒng)偏差動(dòng)態(tài)方程，接著采用UKF的方法對(duì)目標(biāo)狀態(tài)和系統(tǒng)偏差進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)。然后通過(guò)對(duì)多個(gè)估計(jì)結(jié)果的進(jìn)一步融合，最終得到較高精度的系統(tǒng)偏差估計(jì)。仿真結(jié)果表明，該算法可以有效地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)情況下的誤差配準(zhǔn)。
標(biāo)簽： UKF 組網(wǎng) 方法研究 雷達(dá)
上傳時(shí)間： 2013-11-24
上傳用戶：guojin_0704
文中以第七屆"飛思卡爾"杯大學(xué)生智能車競(jìng)賽為背景，以飛思卡爾MC9S12XS128單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一種自平衡巡線智能車系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)基于倒立擺的動(dòng)力學(xué)模型，經(jīng)過(guò)卡爾曼濾波算法對(duì)陀螺儀和加速度計(jì)的輸出信號(hào)進(jìn)行處理得到智能車的角速度和傾角，再通過(guò)PID運(yùn)算處理后的輸出控制智能車的平衡、前進(jìn)和轉(zhuǎn)向。實(shí)驗(yàn)及實(shí)際比賽表明，本智能車系統(tǒng)可穩(wěn)定運(yùn)行，具有速度快，轉(zhuǎn)向靈活，抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)
標(biāo)簽： 磁場(chǎng)檢測(cè) 巡線 智能小車 自平衡
上傳時(shí)間： 2013-10-08
上傳用戶：CHENKAI
前的GPS導(dǎo)航應(yīng)用很成熟，精度也比較高，但在地下停車場(chǎng)等室內(nèi)地方，GPS信號(hào)非常微弱，無(wú)法對(duì)車進(jìn)行導(dǎo)航，同時(shí)當(dāng)前的地下停車場(chǎng)沒(méi)有很好地智能化。為避免車主盲目尋找車位，方便車主在盡可能短的時(shí)間內(nèi)尋找到車位，設(shè)計(jì)并制作基于nanoPAN5375的語(yǔ)音導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由4個(gè)nanoPAN5375模塊、2個(gè)CC1101模塊、超聲波模塊與isd1700模塊構(gòu)成。以STM32F103微控制器為核心芯片，使用nanoPAN5375模塊進(jìn)行無(wú)線定位，CC1101模塊傳輸超聲波模塊采集到的車位信息，語(yǔ)音模塊isd1700進(jìn)行語(yǔ)音導(dǎo)航，軟件采用三邊質(zhì)心算法和卡爾曼濾波算法。實(shí)驗(yàn)表明，在邊長(zhǎng)為6米的等邊三角形內(nèi)，x坐標(biāo)的平均誤差為0.42米，y坐標(biāo)的平均誤差為0.42米；系統(tǒng)在邊長(zhǎng)為12米的等邊三角形內(nèi)實(shí)現(xiàn)過(guò)較為精確的語(yǔ)音導(dǎo)航。
標(biāo)簽： nanoPAN 5375 停車場(chǎng) 語(yǔ)音導(dǎo)航
上傳時(shí)間： 2013-11-24
上傳用戶：zhang97080564
為驗(yàn)證衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有更高的精度，采用深度組合的方法，利用技術(shù)比較成熟的GPS與我國(guó)正在研發(fā)的COMPASS組網(wǎng)形成的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)3種卡爾曼濾波算法仿真實(shí)驗(yàn)，得出了平淡卡爾曼濾波算法具有更高的精度。通過(guò)對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)多路徑效應(yīng)的分析，采用SINS輔助衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)消弱多路徑效應(yīng)的方法，得出該方法可以較好地消弱多路徑效應(yīng)。
上傳時(shí)間： 2013-12-26
上傳用戶：gxm2052
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