花都登高车 设计了一个基于智能传感器网络的登高车动态测深系统
新闻分类:行业资讯 作者:admin 发布于:2017-09-194 文字:【
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摘要:
花都登高车 设计了一个基于智能传感器网络的登高车动态测深系统 花都登高车, 花都登高车出租, 花都登高车公司 整个系统由传感器节点和显控终端构成星型无线传感器网络,实现了登高车工作装置(动臂、斗杆和铲斗)倾角参数的测量,结合工作装置的几何尺寸,解算得到登高车当前深度。同时显控终端集成了电子罗盘的功能,实现航向角的测量。传感器节点和显控终端之间通过无线网络实现数据交换,显控终端解算得到深度和方向,在显示屏上实时更新数据,从而降低操作者的工作强度,提高登高车作业的质量和效率。登高车动态测深系统的模型建立、软硬件设计和误差校正是本文的重点内容。在本文的完成过程中,作者主要负责建立登高车测深模型和航向角测量模型,对微处理器和传感器选型及确定总体设计方案、硬件设计、软件设计及系统的测试与分析。
(1)进本文研究,分析了登高车自动化的国内外发展现状,对无线传感器网络的结构、姐成成员和网络拓扑进行简要论述。
(2)建立登高车深度测量和航向角测量模型,根据掘机动态测深系统的功能需求和性能需求,提出了系统总体设计方案,并对本文的重难点问题进行分析。
(3)完成了系统的硬件平台构建,选用德州仪器TI公司的CC2530片上系统作为核心MCU,主要传感器选用六轴传感器MPU6050和磁阻传感器HMC5983。在总体设计的基础上完成了系统硬件设计,首先就传感器节点和显控终端分别给出硬件总体设计;然后采用分模块设计的方式,完成了微控制器模块、电源管理模块、数据采集模块、显示屏模块、无线通信模块和测试用串口模块等部分的硬件设计工作;最后进行PCB绘制,总结了PCB设计中的注意事项。
(4)在硬件平台构建完成的基础上,依据系统总体设计思路进行软件开发。针对CC2530,选用IAR开发环境,完成了MCU片内外资源的底层驱动程序设计、各功能模块驱动程序设计、无线数据收发、滤波算法设计及应用层程序设计。
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(5)软硬件设计均完成过后,对系统的主要功能进行测试与分析,包括串口通信测试、AD转换测试、传感器数据采集测试、OLED屏显示测试、无线通信性能测试等;最后对系统整体性能分析,验证本文设计的功能完整性和系统可靠性。
(6)针对加速度计动态倾角测量误差大的问题,采用信息融合的方式进行滤波,分析了互补滤波和卡尔曼滤波的原理,并设计相应滤波器,通过实验比较分析滤波算法的性能;针对电子罗盘测量误差,使用基于楠圆假设的误差补偿方法,并通过实验验证了该方法的有效性。测试结果表明该系统的总体功能己经实现,在该系统未来实际使用中,可以对软硬件进一步改进,提高系统性能,同时更好地迎合市场需求。
经过分析,系统可从以下几方面进行改善;(1)登高车长时间使用后,动臂、斗杆、铲斗等装置会发生老化变形,按照原始机械尺寸计算深度,将产生误差。因此本文下一步将设计一套激光发射接收装置用于确定动臂、斗杆和铲斗H部分的长度。其测量原理是:地面激光准直仪发射水平激光,驾驶员操作登高车动臂升降、斗杆转动和铲斗转动使得激光被安装在r斗末端的激光接收器接收,于此同时采集三部分倾角值,H次操作使各臂处于不同位置,激光高度己知,则可以列出在径直上的H个方程,解出各臂的长度,实现对各臂长度的测量。
(2)提高系统的测量精度,文中对于倾角动态测量误差使用数据融合的方法进行补偿,可以进一步改善滤波算法,减小倾角测量的误差。对于航向角的测量,文中使用基于滿圆假设的方法进行校正,误差补偿效果明显,但该部分功能尚未集成到嵌入式设备中去,对于测量精度仍有进一步改善的空间。
(3)该系统主要的任务是获得登高车深度和方向,但构建的智能传感器网络和系统的软硬件设计都较为完善,可以在此基础上,添加GPS定位、登高车姿态显示等功能,作为一套完善的登高车辅助监控系统使用。
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