升降车姿态感知定位算法软件设计 中山神湾出租升降车, 中山神湾租赁升降车, 中山神湾升降车 对于描述的三个半定规划问题，由于约束条件包含不等式约束和等式约束，因此我们可以用内点法进行求解得到坐标估计值。1、外点法外点法是求解约束优化问题的一种十分有效方法，该约束可用于等式约束和不等式约束。求解的目的是将约束条件转换成无约束条件，因此我们需要构造一个惩罚函数。整个迭代过程发生在可行域之外，惩罚的作用是迫使可行域之外的迭代点逼近约束边界或等式约束的曲面[。对于目标函数为最优化问题minf(x) nxDRs.t.ih(x)>0,i=1,mjg(x)>0,i=1,l其惩罚函数的一般形式为：1)惩罚因子kr是递增的，r(k1)ar(k)，a为递增系数，a1。当(k)klimr时，得到最优解*(k)x(r);2)若x*(r(k))在可行域内，则惩罚项为零(x*,r(k))f(x),x*x*(r(k))
3)若x*(r(k))在可行域外，则继续迭代，当(k)r时，约束函数不满足约束时函数值衰减为零，*x可用于处理等式约束。2、定位算法的软件设计对于原约束优化问题，构造其惩罚函数变成无约束优化问题。构造的惩罚函数：m2kkkm1,kkk1ˆˆ(x,r)(G2dGd) 构造惩罚函数之后用搜索迭代的方法求得坐标估计值，其流程为：1)给定0,取一个恰当的r0，由一个初始点开始搜索，1k;2)建立罚函数式（4-5）；3)任选一初始点(0)x;4)从(0)x开始搜索函数的最优解；5)检查(k)x,是否满足(k)ig(x)，如果满足则停止搜索，(*)(k)xx，否则再选取一个(k1)(k)rr，从(k)x开始，使k1k，回到步骤
2)。定位算法之前接收到的距离值存在于数组distance[]中，由于接收到的是字符数据，因此我们需要将字符型数据转换为浮点型数据，转换方式如下：d11=(distance[1]-48)*100.0+(distance[2]-48)*10.0+(distance[3]-48)*1.0+(distance[4]-48)*0.1+(distance[5]-48)*0.01;40 其中d11表示第一个参考节点到盲节点的距离，distance[]是存接收到的字符型距离的字符串型数组，distance[]数组中每5个字节构成一个浮点型距离，其中前3位为整数部分，后2位为小数部分。其他节点距离数据以同样方法处理。将转换后的数据存于Dij[]数值中。算法软件实现流程相同，只是构造的惩罚函数不同。在这里我们以的非协作定位算法构造的惩罚函数为例画出的算法软件实现流程图。初始化接收测距数据存于Dij中定义数组G、X、C，构造罚函数给定：x(0)ϵR,r(0),а,ε1,ε2求解mInψ(x,r)优化点为x*K=0x*即求得估计坐标，存于数组x[]中. 为验证本文所研制的升降车臂架精确感知系统能否满足实际应用中的定位要求，包括定位精度、传输可靠性等，同时找出存在缺陷需要改进的地方，需对升降车臂架的节点定位性能及升降车的整体姿态感知进行系统测试。由于时间以及实验条件有限，本文所做的测试工作都是针对单升降车存在时所做的实验，升降车群定位的实际应用将是后期研究的内容。
测试平台搭建(1)所需软硬件设备41硬件环境TM4C123G：基于CORTEX-M4内核的微处理器1块，作为数据信息处理中心及图形显示平台；STM8：测距模块的微控制器9台，其中参考节点四块，待测节点五块；定位芯片：CC2591前端芯片9片，集成在STM8模块上；PC机：带有串行口或者USB接口的PC机1台，作为程序下载的宿主机；电源：5V电源，给TM4C123G开发板供电。软件环境STVisualDevelop(STVD)：用于无线测距模块STM8的软件编译工具；STVisualPrograming(STVP)：用于无线测距模块STM8的程序下载工具；MDK-ARM：用于Cortex-R4的编译工具；串口调试程序：用于对程序进行调试，模拟实验测试系统的性能。
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待测节点低功耗测试移动节点功耗测试说明：识别卡工作周期为3s，即Tag工作时间+休眠时间=3s。一般情况下，Tag工作在两个基站范围内，即采用两个基站测试最大功耗。Tag工作时间间隔如图4-6所示。 示波器3.7V,锂电池万用表2欧,电阻+标识卡。由示波器测得最大发射电流：105mA休眠时万用表显示电流：0.04mA。休眠时间：2925.8ms工作时间：74.2ms图4-8测试结果注：工作功耗经过多次测量，由示波器逐段进行计算累计，累计功耗计算如下：工作时间内总功耗：27.2ms*11.9mA+ ms*58.7mA=2865.9mA.ms计算得Tag平均工作功耗约为：0.995mA.h，按18个小时计算，总功耗小于18mA.h。4.3.3待测节点测距性能测试测试目的：确定移动节点性能测试环境：湘潭大学信息楼至二田道路设备：一台基站（A043），若干标签描述：移动节点休眠周期4.8秒43电池：3.3V-4.5V实验项目：将电脑与基站摆放到一起，电脑通过串口监视基站测距信息，电池向移动节点和基站供电，分别在10米、50米、100米测试数据，监视移动节点与基站的通讯，并进行统计。为便于代码下载，所有移动节点地址一样，将12张移动节点标号，每次开一张移动节点进行测距，并记录数据。测距软件显示：测距软件串口接收到的原始数据中55AA表示包头，7E表示一种命令，05表示有效数据的位数，00000B是表示时间，0008是测距值（十六进制），ADF2是数据最后的校验位。通过数据处理将接收到的距离数据用节点号和距离值直观表示，以便分析测距的结果。
单升降车姿态感知系统测试测试目的：测试定点及移动定位效果测试地点：三田测试项目：定点测试定位、移动测试定位节点坐标及姿态显示部分实物图：坐标及姿态显示具体测试：四个参考节点在实际测试环境中的三维坐标分别为：当砖塔由OX轴逆时针旋转45°时，即，此时臂架在此平面内进行作业，用表示该平面。四个参考节点由三维直角坐标系投影到臂架各臂节所处的平面的二维坐标为：表4-4投影到二维平面的参考节点坐标参考节点节点1节点2节点3节点4坐标（0，3）（，0）（，0）（-，0）坐标换算之后的参考节点在二维平面直角坐标系中的位置：在二维空间的位置显示测试中待测节点Tag1的真实坐标分别为：Tag1：坐标（0，-6.4）测试结果分析效果图：Tag1：定位误差图（定位出来的坐标与真实坐标的相对误差）. Tag1的定位误差出现毛刺的情况是因为有人或者其他障碍物的遮挡，导致定位误差比较大。一开始介绍了姿态感知系统软件实现平台。以STVD和MDK-ARM软件平台对升降车臂架姿态感知系统进行了软件设计，包括节点的软件设计和定位算法软件设计。最后以单升降车为例开发了系统测试环节，包括节点的功耗测试、节点的测距测试、系统的定位效果测试等，并对测试结果予以分析。
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