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论文查重-不限次数-永久免费本科毕业设计（论文）超声定位AGV关键技术研究孙萌燕山大学2015年6月本科毕业设计（论文）超声定位AGV关键技术研究学院：里仁学院专业：通信工程学生姓名：孙萌学号：111308061206指导教师：田野论文查重-不限次数-永久免费答辩日期：6月22日燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：里仁学院系级教学单位：学号111308061206学生姓名孙萌专业班级通信工程-3题目题目名称超声定位AGV关键技术研究题目性质1.理工类：工程设计（√）；工程技术实验研究型（）；理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）2.文管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）题目类型1.毕业设计（√）2.论文（）题目来源科研课题（）生产实际（√）自选题目（）主要内容1、基于文献资料撰写开题报告及文献阅读报告，并归纳出课题的研究意义；2、设计出定位系统的整体架构、工作原理（定位算法、越区切换等）；3、定位精度分析。基本要求1、完成开题报告、文献阅读报告及最终毕业论文；2、给出整体架构、工作原理方案；3、完成定位算法精度分析参考资料1、大范围多目标超声跟踪定位系统和方法，发明专利2、进场无线定位算法及超声定位AGV技术研究，博士论文周次第1～4周第5～8周第9～12周第13～16周第17～18周应完成的内容开题报告及文献阅读报告整体结构设计软件算法仿真验证定位精度分析撰写毕业论文准备答辩指导教师：职称：年月日系级教学单位审批：年月日摘要自动引导小车AGV是工业机器人，工作于工厂、矿井、车站等行业，AGV在货物运输中起着关键作用。现如今，室内定位跟踪技术是AGV的基本功能。本文设计出一种基于超声波的室内目标跟踪和定位系统，具体是为了解决AGV室内定位需要解决的高精度、多目标、大范围等需求，从而设计出基于超声波传播时延差TDOA的大范围多目标高精度的室内跟踪定位系统和方法。首先，通过研究超声定位模型及定位算法，确定方案采用TDOA定位方法。通过比较时分、频分及编码等区分多目标方法，设计出基于时分和频分相结合的多目标区分方法。而后，通过Dijkstra算法对AGV路径进行最优规划，又提出了越区切换的具体实现办法，从而实现了大范围下的多目标精确定位。最后对定位系统进行了测量的范围以及误差模型的分析，同时对定位系统和性能分析提供改进意见，给以后系统分析提供了一种简单的分析方法。关键词AGV小车，超声定位，大范围，多目标，路径规划，越空间切换燕山大学本科生毕业设计（论文）IIAbstractAutoAGVistheindustrialrobot,worksinfactories,mines,stationsandotherindustries.AGVplaysakeyroleinthetransportationofgoods.Nowadays,indoorpositioningtechnologyisthebasicfunctionofAGV.Keywords[ClickhereandinputkeywordsinEnglish]Abstract正文选用字体：TimesNewRoman，小四号字，行距20磅。（此段文字阅后删除）III目录摘要....................................................................................................................IVAbstract................................................................................................................II第1章绪论........................................................................................................21.1课题背景..............................................................................................21.1.1[单击此处输入条标题]..............................................................3第2章[单击此处输入章标题]........................................................................72.1[单击此处输入节标题]....................................................................7第3章[单击此处输入章标题]......................................................................203.1[单击此处输入节标题]..................................................................20··········································结论....................................................................................................................40参考文献..............................................................................................................3致谢......................................................................................................................4附录1...................................................................................................................5附录2...................................................................................................................6燕山大学本科生毕业设计（论文）2第1章绪论1.1课题背景自动导引小车AGV是AutomaticGuidedVehicle的英文缩写，相当于工业机器人。自动导引小车在工业自动化，货物运输中起着关键作用。现在的AGV小车导航主要靠电磁、激光、图像识别等引导方式进行导航。其中利用超声波引导具有路径可变、无特定环境限制、实现自由等优点。同时AGV实现无线定位技术是当前领域的热点研究问题。无线定位技术的原理是通过对接收到的无线电波进行相关参数提取处理，依据相关算法进行定位，涉及到了无线波传输、信号处理、定位算法等领域。无线定位技术在汽车导航、雷达定位、灾难救援、机器人控制等领域有着极其广泛的运用。近些年，关于无线定位技术的研究一直是国内外无线信息方面的热点。目前，无线定位技术有如下几个分支。根据定位环境可分为室外定位、室内定位、水底定位；根据信号性质又可划分为超声波定位、射频信号定位、红外线定位等；又可以根据定位距离分为远场和进场定位。那么在定位技术关键技术的实现核心就是定位算法。现如今，AGV应用无线定位进行自主导航已经在工厂、井下、医院、车站等领域成功的运用了起来，AGV的样式是多种多样的，如图1.1所示。图1.1AGV类型随着室内无线定位技术的日益成熟，AGV也能够通过自主导航的形式去运输货物。在工厂，AGV可以实现精确导航运输生产所需的原材料；在井下，AGV可以帮助井上人员远程操纵小车去运输矿石；在车站，它可以帮助旅客轻松的运送包裹，节省乘客的体力。所以，实现AGV小车的无线定位导航功能，对于人们的现实生活越来越方便。章及标题31.1.1无线定位技术概述现如今，随着网络无线数据业务的普及，人们对定位导航的需求日益增加。在室内定位方面，例如工厂、机场、火车站、图书馆、办公室等场所，常需要确定移动物体的位置等信息。在目前技术下，受到室内定位精度、定位距离、定位目标数目等条件受限，能够精准的实现定位的定位方案还没有很好的应用在室内定位中。现在国内外学者提出了很多应用于室内定位解决方案的研究成果，具有设计到了射频定位、红外超声定位、超声波定位等定位技术。常见的室内定位技术有基于红外技术定位、无线局域网定位技术、超声波定位技术、RFID定位技术及蓝牙定位技术等。具体定位技术特点如下表：类别优点缺点红外定位技术实现简单，成本低，性价比高，保密性好容易受光照影响，传播距离端，无法穿越障碍物等无线局域网定位技术传播速度快，距离远需要有专业设备，有无线网络接收点超声波定位技术定位精度很高，实现简单，性价比高无法穿过障碍物RFID定位技术不用接触需要有专业设备蓝牙定位技术易发现定位设备设备价格高，需要有专门的传输协议表1-1室内定位技术优缺点其中在上面所述的室内定位方案，其采用的定位算法主要就是TOA和TDOA定位算法，比如超声波室内定位技术就是利用通过测量超声信号从发射端到接收端的绝对时间TOA或相对时间TDOA进行定位计算。定位目标传播的超声波与接收端之间的距离与超声波在空气中传播的时间成正比，跟据多个不同位置接收端对移动目标进行距离测量。之后通过TOA或TDOA算法燕山大学本科生毕业设计（论文）4可计算出移动目标在三维空间的位置。超声波定位技术有如下几方面的优势：（1）超声波传播速度低，可以跟踪近距离目标，有很好的距离分辨率；（2）超声波对光线不敏感，可以工作于低亮度、灰尘、雾霾等恶劣环境下；（3）超声波发射方向性好，发射强度易控制；（4）超声波传感器的结构简易、性能强大、价格便宜、易于集成。另外，采用TDOA的超声波定位方式，系统不需要同步信号进行校准，定位精度高，但他需要求解非线性方程，解算过程复杂，不利于在单片机等芯片中应用。在2004年澳洲悉尼的全球卫星导航系统国际会议中提出了两种解算TDOA方程式的算法，分别是CHAN算法和Taylor级数展开算法，CHAN算法是对TDOA非线性方程式进行线性处理。Taylor级数展开算法是依据Taylor中值定理展开，在指标最小均方下是最优解，当然它的缺点是在开始展开时，需要一个接近真实位置的初始值进行迭代运算，如果系统精度要求过高，那么泰勒展开式则需要展开多阶，需要进行多次迭代运算，系统运算量很大，在单片机等系统中难以应用。超声波跟踪技术已经广泛应用于各个领域，如智能机器人导航定位、飞行器控制、教育培训、工厂物流等。目前，超声定位系统还存在如下的缺陷：（1）系统定位精度误差大；（2）系统定位方位有限；（3）系统实时性差；（4）系统对于多目标的实现有难度；（5）信息传输协议复杂。随着高科技的迅猛发展，人们对实现高精度、多目标、大范围、适用于各个环境下的室内定位系统需求日趋强烈。因此，设计出高精度大范围多目标的超声跟踪定位系统必将对社会带来可观的经济和社会效益。接下来将会简单描述现有的超声波室内定位系统。1.1.2AGV技术概述自动导引车辆AGV的处理中心是微控制器，动力来源是电池，其能够实现无人驾驶、自动导航、货物运载等动能。它能够按照预先设置的命令行走，通过车载传感器的信息进行自动行驶。AGV是集成了目前最先进的自动化智能控制技术的自动货物运载智