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《哈尔滨工程大学》 2010年
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集群机器人无线网络时间同步与定位技术研究

周雅琴  
【摘要】:无线传感器网络和多移动机器人技术综合了无线通信、机械、计算机、电子等多个学科,是近年来比较受重视的两个研究领域。基于两者优势结合,集群机器人节点能够在未知环境下实现近距离和远距离的定位。 本文介绍了国内外无线传感器网络与移动机器人领域的相关研究成果和关键技术,对无线传感器网络和集群机器人相关技术进行了比较。通过对无线传感器网络典型时间同步算法的研究,提出了一种改进的时间同步算法,并对节点间同步误差进行估计。通过对两者定位技术的分析,提出了基于超声波测距和无线信号衰减的定位方式。节点之间的距离小于5m时,集群机器人节点可采用超声波测距来感知周围信息进行定位;远距离大于5m时,节点采用RSSI定位,将测得的距离信息进行融合,通过三边定位算法计算出所处二维位置坐标。 集群机器人无线传感器网络节点时间同步和定位系统研究包括集群机器人节点研究、时间同步算法研究和定位技术研究三个部分。集群机器人采用三轮微型车体结构,节点硬件设计主要包括无线通信模块、电机驱动模块、超声波传感器测距模块、串口通信模块和电源模块的设计。本文的时间同步算法综合双向同步和洪泛的思想,保证同步精度的前提下,减少信息的交换次数。节点定位采用基于测距技术的的定位机制,主要利用RSSI辅助以超声波渡越时间法对移动机器人节点在未知环境下进行定位。 基于无线传感器网络的集群机器人节点分别在室内和室外进行部署和定位试验,运行良好,能够很好的实现移动节点在二维平面内的定位,证实了节点设计和算法的合理性。通过无线传感器网络提高了集群机器人对周围环境的感知能力,同时改善了网络节点的动态性能,在移动目标跟踪等方面将会有广阔的应用前景。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP242

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