超声波避障小车外文文献翻译

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1、黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第33页单位代码01学　　号1103100080分类号TN929.3密级文献翻译用于开发避障系统声纳仿真院（系）名称信息工程学院专业名称通信工程学生姓名雷海峰指导教师王缓缓2013年4月3日黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第33页用于开发避障系统声纳仿真摘要：海岸线的安全威胁或事件的响应时间是一个需要改进的地方。目前，美国海岸警卫队的任务是使用船只或飞机监测沿海地区，潜水部署检查在海岸线或在任何港口潜在水下的威胁。这会显著阻碍事件的响应时间。解决这个问题的方案是使用

2、自主水下航行器（AUV）持续监测端口。自主水下航行器必须在它运行的环境中不碰撞到物体。因此避障系统是自主属水下航行器活动所必备的。传统的水下航行器通常使用成像或避障扫描声纳。航行器必须有够大的空间和可用功率来支持这些系统。小型水下航行器可能无法容纳一个用于躲避障碍的扫描声纳系统。因此，它需要确定适当的声纳系统以及相应的信号处理方法来解决海岸线的安全问题。本文提出了一套系统的方案从环境、障碍、声纳配置和信号处理方法的建模与仿真来描述避障系统的性能。声纳模拟器是基于一组圆形活塞换能器建模并基于镜面反射

3、产生的回波。光线跟踪算法应用于模拟从平面、球形和圆柱形物的反射。所提出的主要贡献有三点1）帮助我们更好的了解与返回信号相关的障碍和环境，2）帮助我们优化了海岸线的避障传感器的复杂性，3）帮我们更好的设计了一个特定情况下所需的回避策略。与海岸线安全相关的一个主要问题是威胁或灾难的响应时间。这样的考虑不仅基于安全环境，也基于经济因素。目前,美国海岸警卫队和地方执法机构通过船只或飞机监视这些区域。然而,很少有监测活动发生水下。任何可能存在的水下威胁必须要潜水员检测和检查。因此，由于威胁的位置不确定响应时

4、间可能很广泛。解决这个问题的方法是用自主水下航行器（AUV）连续监视一个端口或推出针对某一特定事件的方案。在任意一种情况下，自主水下航行器必须能够航行在端口不触碰到任何障碍、海堤或海底。这是特别具有挑战性的一个港口环境，因为障碍一般没有静态位置。因此，一个可靠地避障能力是自主水下航行器，可以动态的更新其路径安全导航的需要。一个避障系统（OAS）对于保证自主水下航行器（AUV黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第33页）的生存能力是至关重要的。传统的水下避障系统使用扫描声纳感应环境。这些系统能够提供有关

5、航行器周围高分辨的信息。然而，这些声纳系统的分辨率与其复杂性的增加是成比例。扫描声纳需要在航行器上有足够大的空间和数量安装它。小型水下航行器提供较小的空间、较小的电子设备并需要较小的声纳扫描功率[1]。在一个小型的、低功率的自主水下航行器上使用声纳扫描系统可能并不总是可行的。处理数据所需的计算时间也有问题的被针对性回避。扫描声纳系统会收集大量的环境数据。这个数据必须经过处理，在航行器的航行环境中提取有用的功能。从原始的声纳数据生成实时信息是很难完成的。通过降低系统的复杂性，可以满足功率、大小和时间

6、的限制。单一的、分离的传感器可以被换能器阵列代替。这将大大减少有关环境可以收集到的数据量。多功能避障的研究是基于假设环境和障碍已知的环境。因此，车辆路径规划基于1）在一个任务中全局优化能源消耗的小车不碰到任何一个障碍物，2）分区周围的任何障碍都能被检测到。此项研究的目的是创建使用圆形活塞换能器检测未知环境的避障系统。这项研究的结果将用于实现水下海岸线的安全。本文提出了在弗罗里达大西洋大学开发的3D声纳模拟器。在模拟器中，障碍可以定义在球体，圆柱体，和平面的组合，并且可以调节其几何属性，如位置、方向

7、和目标强度。环境包含底部和表面边界。就车辆运动而言，基本的运动学属性，如转弯速率、位置、速度和方向可被编程。所提出的三个主要贡献是：1）帮助我们更好地了解返回信号相关的障碍和环境。2）帮助我们优化传感器的避障功能3）帮助我们更好的设计了为一个特定情况下所需的回避策略。本文的其余部分将用于介绍创建仿真模型。第二节提供了一些常用的自主避障车声纳系统的类型和背景资料。第三节包含了讨论车辆、环境和模拟的声学模型。模拟结果的能力可以在第四节被找到。二背景黄河科技学院毕业设计（文献翻译）第33页传感环境是避障

8、的第一步。了解更多的有关环境会产生更简单的避障方法。由于声音水下的传播特性声纳成了水下传感的主要选择。因此，两种类型的声纳进行比较，以确定哪些将执行避障系统。第一个是飞行时间（TOF）测距系统常用于地面车辆。第二种系统是扫描声纳。性能，如大小和功率的限制，在测试车辆选择一种声纳类型是需要考虑。A时间飞行系统飞行时间（TOF）测距声纳是考虑的第一类型声纳系统。这些系统通常用于登陆、实验室的基础机器人和陆地避障。在这样一个系统中，传感器发出爆炸声能量和接收返回的回声。在往返延迟的爆炸用