基本信息
- 项目名称：
- GPS自动导航探测小车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- GPS自动导航探测小车作为移动机器人的一种，搭配上各种车载传感器，感知周围的环境，并通过无线收发模块将感知的信息传输到计算机上。小车通过获取GPS卫星定位接收模块和电子罗盘发出的数据，由上位机软件做出计算与判断后，给小车发送运动指令，规划小车的行驶路径。在行驶过程中若遇到障碍物时，小车启动避障系统。系统成本低而精度高，同时系统自动多次校正行驶方向与行驶距离，系统工作稳定、可靠。
- 详细介绍：
- 目前GPS自动导航多采用差分GPS系统和惯性制导系统，采用差分GPS系统或者惯性制导系统可以实现精确的定位和导航，但成本高昂，目前多用于军事，航空航天等关键领域。GPS自动导航探测小车采用了GPS与电子罗盘组合导航方式，与差分GPS系统相比，它具有成本低廉，导航精度较高、易于推广等特点，具有较好的实用价值。 系统应用了基于高斯-克吕格坐标转换的算法，设计了车辆定位算法、GPS信息与基准方位角相结合的路径规划算法，给出了在基于虚拟仪器环境下的自动导航系统的实现方法。GPS自动导航探测系统在得知目标点的经纬度以及小车捕获到当前点的经纬度的前提下，系统便启动自动导航功能。该系统在地表的任何平地上都可以运行，同时具备避障功能，具有广泛的应用性。 GPS自动导航探测小车在自动导航过程可能遇到各种环境的因素而产生一定的偏差，系统自动多次校正，保证系统工作稳定、可靠。 GPS自动导航探测小车在前往目标点的途中能实时显示当前点的经纬度、温湿度、方位角、速度等，车载数字摄像机能时刻反映小车周围的环境。在上位机的主界面上，可以直观地了解所采集的各种信息如小车运动轨迹图、温湿度曲线图、小车速度码表、指南针指向图、实时监控图等，同时数据具备存储性，有利于对环境的分析。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.设计目的： 采用差分GPS系统或者惯性制导系统可以实现精确的定位和导航，但成本高昂，目前多用于军事，航空航天等关键领域。缺乏低成本的定位导航技术仍然是阻碍移动机器人推广应用的瓶颈。我们旨在设计一款成本低廉，导航精度较高的自动导航探测仪器。 2.基本思路： GPS自动导航探测小车作为移动机器人的一种，搭配上各种车载传感器，感知周围的环境，并通过无线接发模块将感知的信息传输到计算机上，由计算机做出判断与计算后，给小车发送运动指令，使小车准确到达目标点。 3.创新点： （1）GPS自动导航探测小车结合GPS与 电子罗盘的路径规划算法，采用了非差分GPS系统，成本低而精度高。 （2）GPS自动导航探测小车在自动导航过程中，系统的自动多次校正，保证了系统工作的可靠性。 4.技术关键： （1）采用了GPS数据接收模块和电子罗盘组合导航方案。 （2）系统设计了校正算法，通过上位机可以对小车的行驶路线进行多次自动校正，从而使小车导航精度高工作稳定、可靠。 （3）上位机程序由Lab VIEW设计，上位机界面友好，易于操作。数据库可存储系统运行过程中的海量数据。 （4）车载摄像头对小车周围环境进行实时采集，具有实时性高、画面流畅等特点。 5.技术指标： GPS自动导航探测小车在自动导航方面实地考察中最大误差为1.8m ，启动最大信息捕捉时间为3秒，平均捕捉时间为2秒，跟随平稳可靠，具有较好的应用价值。
科学性、先进性
- 目前GPS自动导航多采用差分GPS系统和惯性制导系统，采用差分GPS系统或者惯性制导系统可以实现精确的定位和导航，但成本高昂，目前多用于军事，航空航天等关键领域。GPS自动导航探测小车采用了GPS与电子罗盘组合导航方式，与差分GPS系统相比，它具有成本低廉，导航精度较高、易于推广等特点，具有较好的实用价值。 系统应用了基于高斯-克吕格坐标转换的算法，设计了车辆定位算法、GPS信息与基准方位角相结合的路径规划算法，给出了在基于虚拟仪器环境下的自动导航系统的实现方法。GPS自动导航探测系统在得知目标点的经纬度以及小车捕获到当前点的经纬度的前提下，系统便启动自动导航功能。该系统在地表的任何平地上都可以运行，同时具备避障功能，具有广泛的应用性。
获奖情况及鉴定结果
- 1.荣获嘉应学院第十一届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。 2.荣获广东省第十一届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛三等奖。(证书未发)
作品所处阶段
- 中试阶段。
技术转让方式
- 独家许可。
作品可展示的形式
- 实物、现场演示、图片、录像。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.使用说明： 打开小车电源后，操作者只需在上位机上输入目标点的经纬度，按下“出发”键，则小车开始启动自动导航小车运行的过程中我们可以通过切换上位机的多个窗口可以直观了解小车当前的经纬度、速度、方位角、运动轨迹、温湿度变化以及现场图像信息等。 2.作品的技术特点和优势 本作品系统工作稳定、抗干扰能力强，采用了履带式底盘，负重能力强，能在较为复杂的路面行驶；采用了GPS与电子罗盘组合导航方式，成本低而导航精度高.嵌入了数字摄像头，使得用户对小车周围环境有更加直观的感知；数据具备存储性，以Excel文档格式存储，有利与数据的处理和分析。 3.适用范围及推广前景 本系统主要适用于对人类具有威胁的、环境恶劣的场合，能代替人类完成既定任务。例如，本系统可以运用在灾后援救工作，通过对小车自动或手动导航，使小车到达既定地点完成特定任务，操作者通过远程计算机终端获取当地环境信息，从而更好的开展援救行动；也可以应用于路上军事系统，实现无人驾驶。系统成本低廉，应用价值高，值得推广应用。
同类课题研究水平概述
- 卫星导航系统是20世纪60年代中期发展起来的一种新型导航系统。90年代，卫星导航进入全运行和盛行时期，除了用于陆上、海上和空中的航行引导外，几乎扩展到军事和经济的各个方面。目前，除了已经运行的美国的GPS(全球定位系统）和俄罗斯的GLONASS（全球导航卫星系统）外，欧盟和中国也正在积极开发自己的导航系统。北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。 传统导航技术发展至今，已经走过约一个世纪的漫长道路。随着信息技术的发展，从上个世纪 70 年代开始，导航技术得到了迅速的发展，取得了令人瞩目的成就，其应用已由交通运输扩展到工业、农业、林业、渔业、建筑、旅游、公安、救助、电信、物探、测绘、气象等等，涉及到科学研究的众多领域，渗透到国民经济的各个方面。以70年代的信息技术发展为基础而发展的几种新型导航系统，如卫星导航系统、陀螺捷联式惯性导航系统、组合导航系统等得到了极大的发展。 定位和导航技术是移动机器人的关键技术之一，移动机器人必须准确获取自身位置信息以有效完成指定功能。早在1988年，清华大学计算机系智能技术与系统国家重点试验室在国防科工委和国家863计划的资助下已经开始了对移动机器人的开发，至今中国的许多大学也相继展开了对移动机器人的研究。研究自动导航机器人旨在研究开发准确、可靠的导航系统，从而提高移动机器人的智能化水平。 采用差分GPS系统或者惯性制导系统可以实现精确的定位和导航，但成本高昂，目前多用于军事，航空航天等关键领域。缺乏低成本的定位导航技术仍然是阻碍移动机器人推广应用的瓶颈。
