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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)小車(chē)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)小車(chē)作為移動(dòng)機(jī)器人的一種，搭配上各種車(chē)載傳感器，感知周?chē)沫h(huán)境，并通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊將感知的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上。小車(chē)通過(guò)獲取GPS衛(wèi)星定位接收模塊和電子羅盤(pán)發(fā)出的數(shù)據(jù)，由上位機(jī)軟件做出計(jì)算與判斷后，給小車(chē)發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令，規(guī)劃小車(chē)的行駛路徑。在行駛過(guò)程中若遇到障礙物時(shí)，小車(chē)啟動(dòng)避障系統(tǒng)。系統(tǒng)成本低而精度高，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)多次校正行駛方向與行駛距離，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前GPS自動(dòng)導(dǎo)航多采用差分GPS系統(tǒng)和慣性制導(dǎo)系統(tǒng)，采用差分GPS系統(tǒng)或者慣性制導(dǎo)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)精確的定位和導(dǎo)航，但成本高昂，目前多用于軍事，航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域。GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)小車(chē)采用了GPS與電子羅盤(pán)組合導(dǎo)航方式，與差分GPS系統(tǒng)相比，它具有成本低廉，導(dǎo)航精度較高、易于推廣等特點(diǎn)，具有較好的實(shí)用價(jià)值。 系統(tǒng)應(yīng)用了基于高斯-克呂格坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的算法，設(shè)計(jì)了車(chē)輛定位算法、GPS信息與基準(zhǔn)方位角相結(jié)合的路徑規(guī)劃算法，給出了在基于虛擬儀器環(huán)境下的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)系統(tǒng)在得知目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度以及小車(chē)捕獲到當(dāng)前點(diǎn)的經(jīng)緯度的前提下，系統(tǒng)便啟動(dòng)自動(dòng)導(dǎo)航功能。該系統(tǒng)在地表的任何平地上都可以運(yùn)行，同時(shí)具備避障功能，具有廣泛的應(yīng)用性。 GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)小車(chē)在自動(dòng)導(dǎo)航過(guò)程可能遇到各種環(huán)境的因素而產(chǎn)生一定的偏差，系統(tǒng)自動(dòng)多次校正，保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠。 GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)小車(chē)在前往目標(biāo)點(diǎn)的途中能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的經(jīng)緯度、溫濕度、方位角、速度等，車(chē)載數(shù)字?jǐn)z像機(jī)能時(shí)刻反映小車(chē)周?chē)沫h(huán)境。在上位機(jī)的主界面上，可以直觀地了解所采集的各種信息如小車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡圖、溫濕度曲線圖、小車(chē)速度碼表、指南針指向圖、實(shí)時(shí)監(jiān)控圖等，同時(shí)數(shù)據(jù)具備存儲(chǔ)性，有利于對(duì)環(huán)境的分析。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.設(shè)計(jì)目的： 采用差分GPS系統(tǒng)或者慣性制導(dǎo)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)精確的定位和導(dǎo)航，但成本高昂，目前多用于軍事，航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域。缺乏低成本的定位導(dǎo)航技術(shù)仍然是阻礙移動(dòng)機(jī)器人推廣應(yīng)用的瓶頸。我們旨在設(shè)計(jì)一款成本低廉，導(dǎo)航精度較高的自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)儀器。 2.基本思路： GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)小車(chē)作為移動(dòng)機(jī)器人的一種，搭配上各種車(chē)載傳感器，感知周?chē)沫h(huán)境，并通過(guò)無(wú)線接發(fā)模塊將感知的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上，由計(jì)算機(jī)做出判斷與計(jì)算后，給小車(chē)發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令，使小車(chē)準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。 3.創(chuàng)新點(diǎn)： （1）GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)小車(chē)結(jié)合GPS與 電子羅盤(pán)的路徑規(guī)劃算法，采用了非差分GPS系統(tǒng)，成本低而精度高。 （2）GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)小車(chē)在自動(dòng)導(dǎo)航過(guò)程中，系統(tǒng)的自動(dòng)多次校正，保證了系統(tǒng)工作的可靠性。 4.技術(shù)關(guān)鍵： （1）采用了GPS數(shù)據(jù)接收模塊和電子羅盤(pán)組合導(dǎo)航方案。 （2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)了校正算法，通過(guò)上位機(jī)可以對(duì)小車(chē)的行駛路線進(jìn)行多次自動(dòng)校正，從而使小車(chē)導(dǎo)航精度高工作穩(wěn)定、可靠。 （3）上位機(jī)程序由Lab VIEW設(shè)計(jì)，上位機(jī)界面友好，易于操作。數(shù)據(jù)庫(kù)可存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的海量數(shù)據(jù)。 （4）車(chē)載攝像頭對(duì)小車(chē)周?chē)h(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，具有實(shí)時(shí)性高、畫(huà)面流暢等特點(diǎn)。 5.技術(shù)指標(biāo)： GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)小車(chē)在自動(dòng)導(dǎo)航方面實(shí)地考察中最大誤差為1.8m ，啟動(dòng)最大信息捕捉時(shí)間為3秒，平均捕捉時(shí)間為2秒，跟隨平穩(wěn)可靠，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前GPS自動(dòng)導(dǎo)航多采用差分GPS系統(tǒng)和慣性制導(dǎo)系統(tǒng)，采用差分GPS系統(tǒng)或者慣性制導(dǎo)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)精確的定位和導(dǎo)航，但成本高昂，目前多用于軍事，航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域。GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)小車(chē)采用了GPS與電子羅盤(pán)組合導(dǎo)航方式，與差分GPS系統(tǒng)相比，它具有成本低廉，導(dǎo)航精度較高、易于推廣等特點(diǎn)，具有較好的實(shí)用價(jià)值。 系統(tǒng)應(yīng)用了基于高斯-克呂格坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的算法，設(shè)計(jì)了車(chē)輛定位算法、GPS信息與基準(zhǔn)方位角相結(jié)合的路徑規(guī)劃算法，給出了在基于虛擬儀器環(huán)境下的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。GPS自動(dòng)導(dǎo)航探測(cè)系統(tǒng)在得知目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度以及小車(chē)捕獲到當(dāng)前點(diǎn)的經(jīng)緯度的前提下，系統(tǒng)便啟動(dòng)自動(dòng)導(dǎo)航功能。該系統(tǒng)在地表的任何平地上都可以運(yùn)行，同時(shí)具備避障功能，具有廣泛的應(yīng)用性。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.榮獲嘉應(yīng)學(xué)院第十一屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。 2.榮獲廣東省第十一屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽三等獎(jiǎng)。(證書(shū)未發(fā))
作品所處階段
- 中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 獨(dú)家許可。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.使用說(shuō)明： 打開(kāi)小車(chē)電源后，操作者只需在上位機(jī)上輸入目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度，按下“出發(fā)”鍵，則小車(chē)開(kāi)始啟動(dòng)自動(dòng)導(dǎo)航小車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中我們可以通過(guò)切換上位機(jī)的多個(gè)窗口可以直觀了解小車(chē)當(dāng)前的經(jīng)緯度、速度、方位角、運(yùn)動(dòng)軌跡、溫濕度變化以及現(xiàn)場(chǎng)圖像信息等。 2.作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 本作品系統(tǒng)工作穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，采用了履帶式底盤(pán)，負(fù)重能力強(qiáng)，能在較為復(fù)雜的路面行駛；采用了GPS與電子羅盤(pán)組合導(dǎo)航方式，成本低而導(dǎo)航精度高.嵌入了數(shù)字?jǐn)z像頭，使得用戶(hù)對(duì)小車(chē)周?chē)h(huán)境有更加直觀的感知；數(shù)據(jù)具備存儲(chǔ)性，以Excel文檔格式存儲(chǔ)，有利與數(shù)據(jù)的處理和分析。 3.適用范圍及推廣前景 本系統(tǒng)主要適用于對(duì)人類(lèi)具有威脅的、環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，能代替人類(lèi)完成既定任務(wù)。例如，本系統(tǒng)可以運(yùn)用在災(zāi)后援救工作，通過(guò)對(duì)小車(chē)自動(dòng)或手動(dòng)導(dǎo)航，使小車(chē)到達(dá)既定地點(diǎn)完成特定任務(wù)，操作者通過(guò)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)終端獲取當(dāng)?shù)丨h(huán)境信息，從而更好的開(kāi)展援救行動(dòng)；也可以應(yīng)用于路上軍事系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。系統(tǒng)成本低廉，應(yīng)用價(jià)值高，值得推廣應(yīng)用。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是20世紀(jì)60年代中期發(fā)展起來(lái)的一種新型導(dǎo)航系統(tǒng)。90年代，衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)入全運(yùn)行和盛行時(shí)期，除了用于陸上、海上和空中的航行引導(dǎo)外，幾乎擴(kuò)展到軍事和經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面。目前，除了已經(jīng)運(yùn)行的美國(guó)的GPS(全球定位系統(tǒng)）和俄羅斯的GLONASS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）外，歐盟和中國(guó)也正在積極開(kāi)發(fā)自己的導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中國(guó)正在實(shí)施的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。 傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)走過(guò)約一個(gè)世紀(jì)的漫長(zhǎng)道路。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，從上個(gè)世紀(jì) 70 年代開(kāi)始，導(dǎo)航技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，取得了令人矚目的成就，其應(yīng)用已由交通運(yùn)輸擴(kuò)展到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、建筑、旅游、公安、救助、電信、物探、測(cè)繪、氣象等等，涉及到科學(xué)研究的眾多領(lǐng)域，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面。以70年代的信息技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)而發(fā)展的幾種新型導(dǎo)航系統(tǒng)，如衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、陀螺捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)等得到了極大的發(fā)展。 定位和導(dǎo)航技術(shù)是移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)之一，移動(dòng)機(jī)器人必須準(zhǔn)確獲取自身位置信息以有效完成指定功能。早在1988年，清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室在國(guó)防科工委和國(guó)家863計(jì)劃的資助下已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)，至今中國(guó)的許多大學(xué)也相繼展開(kāi)了對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的研究。研究自動(dòng)導(dǎo)航機(jī)器人旨在研究開(kāi)發(fā)準(zhǔn)確、可靠的導(dǎo)航系統(tǒng)，從而提高移動(dòng)機(jī)器人的智能化水平。 采用差分GPS系統(tǒng)或者慣性制導(dǎo)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)精確的定位和導(dǎo)航，但成本高昂，目前多用于軍事，航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域。缺乏低成本的定位導(dǎo)航技術(shù)仍然是阻礙移動(dòng)機(jī)器人推廣應(yīng)用的瓶頸。
