基于Mesh網(wǎng)絡(luò)的井下機(jī)車自主導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，我國礦山開采深度、強(qiáng)度和規(guī)模逐年增加，采礦條件愈加惡劣，急需先進(jìn)的采礦設(shè)備和技術(shù)來改善現(xiàn)狀。井下自主行走機(jī)車是采礦設(shè)備智能化研究的一大趨勢，自主導(dǎo)航系統(tǒng)研究是自主行走機(jī)車核心內(nèi)容。
　　本課題設(shè)計(jì)的自主導(dǎo)航系統(tǒng)屬于遠(yuǎn)程無線遙控系統(tǒng)的一部分，主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)一套基于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)（Wireless Mesh Network，WMN）的井下機(jī)車自主導(dǎo)航系統(tǒng)，利用無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)優(yōu)勢和傳輸特性，實(shí)現(xiàn)機(jī)車無線定位和系統(tǒng)遠(yuǎn)程無線

2、監(jiān)控。通過NS2無線網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)研究適用于本系統(tǒng)的隨機(jī)接入機(jī)制，保障網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，最后通過仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際測試驗(yàn)證導(dǎo)航算法和定位算法的可靠性、有效性。
　　自主導(dǎo)航系統(tǒng)由核心控制單元和執(zhí)行單元組成，核心控制單元采用LPC1768處理器，通過CAN、RS485、以太網(wǎng)通信接口采集激光掃描儀、轉(zhuǎn)角傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、RFID閱讀器數(shù)據(jù)，通過Flash模塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù);同時(shí)執(zhí)行激光導(dǎo)航定位算法。執(zhí)行單元接收核心控制單元的邏輯控制指令，通過PW

3、M模塊輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制機(jī)車，并將機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)、告警信息通過WMN發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控單元。
　　本文首先介紹課題研究背景及意義、研究狀況及研究目標(biāo);其次詳細(xì)介紹遠(yuǎn)程無線遙控系統(tǒng)各部分主要功能，分析WMN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);然后進(jìn)行自主導(dǎo)航系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，包括主控制器、通信單元、外圍模塊的電路設(shè)計(jì)。接著重點(diǎn)研究基于WMN的激光導(dǎo)航定位算法，詳細(xì)設(shè)計(jì)激光導(dǎo)航算法路徑規(guī)劃、數(shù)據(jù)融合、邏輯反饋控制三個(gè)子系統(tǒng)，緊接著介紹自主導(dǎo)航系統(tǒng)軟件設(shè)