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声导航自行小车研究

作者:时间:2013-04-22来源:网络收藏

2.1 声源定位算法设计
如图4所示,在上安装3个等间距的端口,间距为d,且3个端口在同一直线上。要测量的是点声源M与中心阵元曰的距离r与方位角α。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/170534.htm

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t12为声源到达端口1和2的时间差;t23为声源达到端口2、3的时间差;阵元间距为d;声速为c。在远场平面波近似条件下,由几何关系得
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利用角度估计的远场条件,但仍不放弃柱面波和球面波的假设,由余弦定理和泰勒展开得到目标距离
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2.2 FPGA算法设计
FPGA根据声接收模块的信号,进行时间差计算。当有一路信号有效时启动计数器开始计时,另外两路信号同时有效时停止计数,且计数结果可以借助计数器的存储功能得以存储。所用FPGA主频为50 MHz,时间差=计数值×0.02μs。根据两次的时间差值,利用定位算法可以实现定位功能。此外还设置了各路锁存信号,可以判别出声源的左右位置。图5为利用Quartus II所设计的FPGA简单计数的电路图。

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2.3 电机驱动算法设计
选用双直流电机的模型进行试验,两个电机分别对左侧的两个车轮和右侧的两个车轮进行控制。预设PWM波的频率值为10kHz。在单片机MC9S12XS128芯片特定的应用程序CodeWarrior IDE中进行代码编写。针对不同的电机系统,需要进行实测并判断合适的转向、延时时间。

3 结束语
采用40 kHz的信号有利于避免外界干扰,使信号的误判率降低。系统采用FPGA与单片机结合的形式进行声,使小车能够准确到达声源处。电机运行环境和路面状况不同时,由r和α产生合适的PWM比较困难,需要不断调试,最终找到合适的PWM。该技术方案还可推广,搭载家用小型餐桌、儿童摇篮、电脑桌和餐厅餐车等以实现智能行走功能,为生活提供方便。

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关键词: 研究 小车 自行 导航

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