机器人足球的传感系统.docVIP

科文学院 08电信 杨文鑫 088326131 足球机器人的传感系统 随着机器人足球技术的迅速发展，其规模愈来愈大。 跟踪空间的扩大、跟踪目标的增多给视觉系统带来了单个图像采集设备难以覆盖整个场地和更高的实时性要求等新的挑战。 为适应图像采集设备从单个到个多的改变，满足系统的实时性要求，提高跟踪能力，基于航迹关联的跟踪算法的基础上进一步提出基于多传感器多目标跟踪的机器人足球视觉跟踪方法。 一、多传感多跟踪传感器 （一） 多传感器多目标跟踪算法 信息融合是一种多层次的、多角度的信息处理过程， 实现完整、及时的态势评估和威胁估计。 多目标跟踪(MTT)是为了维持对多个目标当前状态的估计而对所接收到的量测信息进行处理的过程。机器人足球比赛技术的研究可以在一定程度上借鉴信息融合系统已有的研究成果。 结合FIRA LLM比赛的实际情况，在相互独立的两跟踪模块内完成对各自采集设备输入实时图像的预处理，跟踪空间内目标的航迹关联、滤波后再对各传感器信息进行融合得到所有目标单一的航迹 （二） 航迹关联 在以目标的预测位置为中心的动态窗口有哪些信誉好的足球投注网站下一时刻目标的点迹位置，按下列规则进行航迹关联，关联成功后给每个目标的航迹一个编号予以标记:  1)若落入动态窗口的点迹只有一个，则目标航迹就与这个点迹配对。  2)若落入动态窗口的点迹不止一个，则可能存在多个目标或杂波，对所有的可能情况先合成该目标位置和速度向量，然后按最临近准则进行速度关联，将目标航迹与预测位置统计距离最小 的点迹配对。  3)若动态窗口内没有目标点迹，则目标可能已丢失，用预测位置作为估计;若相继数个点迹丢失，则航迹被终止 （三）航迹融合 以2个图像采集设备的机器人足球视觉系统为例，各个图像采集设备的集区域存在重叠。 当目标位于重叠区域时，目标的航迹在两独立的跟踪模块识别结果中出现，此时应进行航迹融合。 航迹融合后得到场上所有目标单一的航迹 （四）重复航迹的判断 进行航迹融合之前需要判断同一周期内各跟踪模块得到的航迹是否是属于同一目标的航迹，若是，则进行航迹融合。 若两航迹同时满足下列条件则认为它们是属于同一目标的重复航迹:  1)都位于跟踪公共区域。  2)航迹编号相同且两点迹的距离差小于给定阈值，或航迹编号不相同但两点迹的距离小于给定阈值且阈值半径覆盖区域内没有其他的目标航迹。若航迹编号相同但两点迹的距离不小于给定阈值，或是航迹编号不相同但两点迹的距离小于给定阈值且阈值半径覆盖区域内没有其他的目标航迹，则认为有一跟踪模块给出的航迹编号有误，应通知其予以修正。 二、DSP和单片机的底层运动控制系统 提供两种处理器的运动控制方案（可选）： 基于单片机的底层控制系统：采用 C8051单片机作为底层控制芯片。它具有高速8051微控制器内核。 ??????基于DSP的底层控制系统：采用TI公司TMS320F28X系列32位定点处理芯片。提高控制系统反应的快速性，增强系统的可扩展性，我们设计了基于DSP的底层控制系统： DSP系统与单片机系统相比具有以下优点： （1）高性能静态CMOS（Static CMOS）技术，150MHz（时钟周期6.67ns）低功耗（核心电压1.8V，I/O口电压3.3V），Flash编程电压3.3V （2）高性能的32位中央处理器（TMS320C28x） （3）?外部中断扩展（PIE）模块，可支持96个外部中断 （4）马达控制外围设备：两个事件管理器（EVA、EVB） （5）??支持C语言等高级语言编程,方便开发和调试高级智能控制算法；支持Matlab Simulink实时控制仿真和控制系统快速原型设计 三、足球机器人的无线通信系统 ? 球机器人系统在硬件设备方面包括机器人小车、摄像装置、计算机主机和无线发射装置；从功能上分，它包括机器人小车、视觉、决策和无线通信四个子系统。其中无线通信系统是衔接主机和底层机器人不可缺少的一环，它必须保证从主机端到机器人底层之间的数据传送是可靠的，从而使得机器人比较能够顺利流畅进行。由于比赛双方都有多个机器人同时在场地上跑动，要求无线通信有一定的抗干扰性。无线通信系统的性能相当程度上直接影响着机器人的场上表现。 发送端的硬件设计 发送端主要用PIC16F877单片机实现编码和对发射机的控制，计算机通过串行口发送数据，经过PIC16F877编码后再通过PTR3000无线通信模块将数据发送出去。 TR3000无线数据收发模块是一种半双工收发器，采用NORDIC公司的NRF903无线收发芯片，工作频率采用国际通用的数传频段ISM，频段915MHz，工作频率可以在902MHz～928MHz可变。采用GMSK调制，抗干扰能力强