武装机动平台测距避障系统设计

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武装机动平台测距避障系统设计

随着社会暴力犯罪和恐怖活动呈上升趋势,士兵面临的威胁更突然、直接、致命,这对部队人员使用的武器装备提出了更高要求。战场无人装备作为一种功能强大、反应迅速、代价低廉、应用广泛的多技术融合体,渐渐步人人们的视野。为了能够实现移动战场无人装备的自主避障导航,必须建立移动战场无人装备的测距避障导航系统。用于战场无人装备测距避障的实现方法有多种,主要有超声避障、视觉避障、红外传感器、激光避障、微波雷达等避障方法。其中超声波传感器以其信息处理简单、技术成熟、运行可靠、速度快、性价比高和硬件实现方便等优势,被广泛地应用到移动战场无人装备的感知系统中。
    以微控制器为核心的智能数据采集系统的兴起,超声波检测装置在其检测精度、手段、应用范围上实现了新的飞跃,广泛应用于智能化检测和机器人导航等领域。文中介绍了一种以单片机为主控芯片,采用多组超声波传感器采集障碍物信息,结合温度补偿原则,实现精确测距。该测距系统结合模糊控制避障算法,在自行设计的武装机动平台上得到实际应用,实现了武装机动平台的安全避障。

1 超声波测距原理
   
超声波测距技术是一种非接触式的测量物体间距离的方法。它是基于无目视能力的生物防御及捕捉猎物生存的原理。通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波时间,计算运动物体与障碍物间的距离。对距离的测定通常采用渡越时间法,即利用超声波探头向某一方向发射出超声波,在发射的同时开始计时,当超声波在介质中碰到被测物体,就会发生反射,探头接收到反射波后立即停止计时,从而计算
出发射和接收回波的时间差△t,继而根据超声波在介质中的传播速度C,计算出发射点到被测物之间的距离d=C×△t/2。
    超声波在空气中的传播速度和温度有关,为了获得较精确的声速,必须引入温度补偿。对空气而言,本文采用超声波速度C与环境温度T的关系按如下公式计算:。硬件设计中加入温度补偿电路,本文采用温度传感器DS18B20采集环境温度送给单片机进行温度补偿,以修正声速。

2 测距避障系统总体设计
   
武装机动平台由运动行走子系统、火力控制子系统、侦察子系统、测距避障子系统组成,总体采用分级式控制方式,各子系统在中央处理器控制下完成相应工作。测距避障子系统是武装机动平台重要组成部分,在硬件设计上,采用主、从机结构,从机主要完成测距数据的采集处理,主机根据从机采集的距离信息完成复杂的避障算法,控制机器人的行走。从机主控芯片采用STC12C5412AD单片机,4组超声波收发
传感器采集障碍物信息,DS18B20温度传感器测定环境温度,液晶1602显示4组测定距离和环境温度,其总体设计框图如图1所示。


     编号1、2、3、4分别代表4组超声波传感器,武装机动平台的左右两侧各安装1组,前方安装两组,分别用于感知各自方向上的障碍物信息,超声波传感器在武装机动平台上的分布如图2所示。


    温度传感器DS18B20用于感知环境温度,把采集到的环境温度送给单片机作温度补偿,提高测量障碍物与武装机动平台距离的精度,实现精准避障。
    武装机动平台避障运动分为4种情况:(a)只有1、2两组超声波检测到障碍物,此时小车向右运动,若3、4组测到障碍物则向相反方向运动。(b)当前方发现障碍物,1、4组均未检测的障碍物时,令小车向右运动。(c)当4组超声波都测到障碍物时,小车先倒退,然后向右运动。(d)若1、4检测到障碍物而2、3没有检测到障碍物,小车并不改变方向仍按直线行走。 如果觉得 武装机动平台测距避障系统设计这篇文章不错,可以推荐给朋友分享哦。

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