基于Cricket的移动机器人定位控制系统

摘要

传感器网络、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了具有现代意义的无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络涉及众多学科，成为目前IT领域中的研究热点之一。现在，互联网为人们提供了快捷的通信平台，极大的方便了信息的交流。无线传感器网络扩展了人们获取信息的能力，将客观物理信息同传输网络连接在一起，为人们提供最直接、有效、真实的信息，具有广阔的应用前景。它可以用于军事国防、抢险救灾、环境监测、工农业控制、生物医疗。我国也非常重视传感器网络的研究，国家自然科学基金委员会已经审批了无线传感器网络相关的重点课题。
　　 首先，本文针对实际应用环境对无线传感器网络节点定位算法进行了分类，并对各类型的定位算法进行叙述和评价。从硬件和软件方面介绍了Cricket定位系统，通过演示其自带的定位实例，分析了它的定位效果。并针对其存在的缺陷，进行了定位软件的开发。
　　 其次，叙述了基于Cricket定位的移动机器人控制系统的工作原理并进行了系统分析给出了实现的主要硬件模块。针对移动机器人小车设计了模糊PID控制器。
　　 再次，通过数据库技术和J2EE技术搭建了移动机器人的网络信息平台，使得机器人的运动可以实现远程监控。
　　 最后，通过设计让机器人进行规定路径的行走和区域定点的到达，验证了Cricket系统的有效性和实用性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 移动机器人

1.1.2 无线传感器网络

1.1.3 现代网络Internet

1.1.4 研究意义

1.2 无线传感器网络节点定位

1.2.1 基本概念

1.2.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第2章 无线传感器网络定位技术

2.1 无线传感器网络定位算法的分类

2.1.1 分类背景

2.1.2 分类方法

2.2 锚节点可分散部署于整个监测区域的节点位置的计算方法

2.2.1 AHLos定位算法

2.2.2 APIT定位算法

2.2.3 MDS-MAP定位算法

2.2.4 LMAP(localization with mobile anchor points)定位算法

2.3 锚节点仅能部署于监测区域周围的的节点位置的计算方法

2.3.1 MCVC定位算法

2.3.2 N-hop算法

2.3.3 CPE定位算法

2.4 不能部署锚节点的节点位置的计算方法

2.4.1 SPA定位算法

2.4.2 GFFPS定位算法

2.4.3 LPS定位算法

2.5 算法评价

第3章 Cricket定位系统

3.1 引言

3.1.1 工作原理

3.1.2 本章工作

3.2 定位系统的硬件实现

3.2.1 硬件结构

3.2.2 TINYOS操作系统

3.2.3 NESC语言

3.3 定位系统的软件实现

3.3.1 自带定位程序的演示

3.3.2 性能分析

3.3.3 应用程序重新开发

3.4 本章小节

第4章 基于Cricket定位的机器人控制系统

4.1 引言

4.1.1 系统概述

4.1.2 本章工作

4.2 系统分析

4.2.1 信息流程

4.2.2 运动方式

4.2.3 移动机器人运动建模

4.2.4 上位机控制方法

4.3 硬件实现

4.3.1 C8051f019介绍

4.3.2 CRM2400CNC无线通讯模块介绍

4.3.3 电机和码盘介绍

4.4 下位机编程及控制方法设计

4.4.1 软件流程

4.4.2 直流电机速度调节算法

4.4.3 控制器设计和调试

4.5 本章小节

第5章 网络平台和数据库设计

5.1 数据库的应用

5.1.1 数据表的设计

5.1.2 数据库的连接

5.2 J2EE技术的应用

5.2.1 Jsp技术

5.2.2 Servlet技术

5.2.3 Tomcat服务器

5.3 本章小节

第6章 系统的实验建立与分析

6.1 节点布置方案的确定

6.1.1 Beacon之间距离的确定

6.1.2 Beacon数量的确定

6.2 定位实验及分析

6.2.1 定位系统建立

6.2.2 定位系统实验

6.3 机器人定位控制实验

6.3.1 机器人控制程序界面

6.3.2 机器人控制实验

第7章 总结与展望

参考文献

致谢