基于FPGA的移动机器人导航系统设计
| 摘要 | 第1-6页 |
| ABSTRACT | 第6-11页 |
| 第1章 绪论 | 第11-16页 |
| ·课题背景与意义 | 第11-12页 |
| ·移动机器人导航技术的研究现状 | 第12-13页 |
| ·国外移动机器人导航技术的研究现状 | 第12-13页 |
| ·国内移动机器人导航技术的研究现状 | 第13页 |
| ·FPGA 技术概述 | 第13-15页 |
| ·论文主要工作内容及章节安排 | 第15-16页 |
| 第2章 系统建模及移动机器人导航原理 | 第16-28页 |
| ·移动机器人的运动学模型分析与建立 | 第16-19页 |
| ·四轮差动机器人建模的假设条件 | 第16-17页 |
| ·四轮差动机器人运动学模型的建立 | 第17-18页 |
| ·四轮差动机器人姿态输出变换 | 第18-19页 |
| ·移动机器人导航原理 | 第19-25页 |
| ·MEMS 加速度计测量倾角原理 | 第19-21页 |
| ·光电编码器测量位置及航向角原理 | 第21-22页 |
| ·三轴地磁传感器测量航向角原理 | 第22-24页 |
| ·GPS 导航原理 | 第24-25页 |
| ·移动机器人障碍物检测方法 | 第25-27页 |
| ·超声波测距原理 | 第25-26页 |
| ·超声波测距定位功能 | 第26-27页 |
| ·本章小结 | 第27-28页 |
| 第3章 移动机器人导航系统硬件设计 | 第28-43页 |
| ·移动机器人机械结构的设计 | 第28-29页 |
| ·移动机器人导航系统硬件总体方案设计 | 第29页 |
| ·主控单元 DE2 Board | 第29-31页 |
| ·DE2 Board 简介 | 第30-31页 |
| ·EP2C35 芯片简介 | 第31页 |
| ·导航单元硬件设计 | 第31-35页 |
| ·GPS 模块 | 第31-32页 |
| ·地磁传感器模块 | 第32页 |
| ·三轴加速度计模块 | 第32-33页 |
| ·增量式光电编码器 | 第33-34页 |
| ·无线数据传输模块 | 第34-35页 |
| ·避障单元硬件设计 | 第35-39页 |
| ·超声波测距模块 | 第35-38页 |
| ·红外测距模块 | 第38-39页 |
| ·接口板单元硬件设计 | 第39-42页 |
| ·电源转换电路硬件设计 | 第39-40页 |
| ·电机驱动电路硬件设计 | 第40-41页 |
| ·液晶显示电路接口设计 | 第41-42页 |
| ·本章小结 | 第42-43页 |
| 第4章 移动机器人导航计算机设计 | 第43-60页 |
| ·SOPC 系统的构建 | 第43-50页 |
| ·NIOS Ⅱ 嵌入式处理器的定制 | 第44-46页 |
| ·SOPC 高级功能的应用 | 第46-49页 |
| ·导航计算机 SOPC 系统的建立 | 第49-50页 |
| ·光电编码器数据采集模块的设计 | 第50-52页 |
| ·基于 FPGA 的模块化设计 | 第50页 |
| ·光电编码器数据采集模块的实现 | 第50-52页 |
| ·GPS 报文接收模块的设计 | 第52-54页 |
| ·UART 通信协议 | 第52-53页 |
| ·GPS 报文数据格式 | 第53页 |
| ·GPS_UART 报文接收模块的实现 | 第53-54页 |
| ·自定制单浮点精度矩阵运算指令 | 第54-59页 |
| ·单浮点精度数据计算原理 | 第54-55页 |
| ·单浮点精度数据计算模块设计 | 第55-57页 |
| ·单浮点精度矩阵乘法模块设计 | 第57-59页 |
| ·本章小结 | 第59-60页 |
| 第5章 移动机器人导航系统的软件设计 | 第60-80页 |
| ·移动机器人导航系统的总体软件结构 | 第60-63页 |
| ·嵌入式实时操作系统 | 第60-61页 |
| ·移动机器人导航系统软件总体方案的设计 | 第61-62页 |
| ·NIOS Ⅱ IDE 集成开发环境 | 第62-63页 |
| ·移动机器人导航系统卡尔曼滤波器的设计 | 第63-68页 |
| ·里程计的误差模型 | 第63-65页 |
| ·GPS 和地磁传感器的误差模型 | 第65-66页 |
| ·里程计/GPS/地磁传感器的卡尔曼滤波器设计 | 第66-68页 |
| ·移动机器人在非平坦路面下的航迹推测 | 第68-72页 |
| ·加速度计模型的建立 | 第69页 |
| ·加速度计测量倾角的程序设计 | 第69-71页 |
| ·移动机器人的航迹推测 | 第71-72页 |
| ·避障子系统程序设计 | 第72-75页 |
| ·传感器的组合方式 | 第72-73页 |
| ·避障子系统程序流程 | 第73-75页 |
| ·系统的实验研究 | 第75-79页 |
| ·移动机器人的室外导航实验 | 第76页 |
| ·移动机器人的室内导航实验 | 第76-78页 |
| ·移动机器人避障实验 | 第78-79页 |
| ·本章小结 | 第79-80页 |
| 结论 | 第80-82页 |
| 参考文献 | 第82-85页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 | 第85-86页 |
| 致谢 | 第86页 |
