基于GPS的循迹机器人控制系统设计(4)
了试飞 。 进入 20 世纪 90 年代 ， 国外各大公司竞相开展 GPS 姿态系统的研制和试验 ，
取得了 极大 的进展。目前已商业化的产品有 Ashtech3DF 系统、 Beeline 和 Trimble 的
TANSVECTOR 、 MS860 系统 ，均达到一定的 姿态测量精度 [ 6 ]
。
我国卫星导航产业的 开 端开始于 20 世纪 90 年 代 ，经过 20 年的发展，应用市场
逐渐成熟 ， 但缺失核心技术 —— GPS 系统 仍 处于建设中 ， 卫星定位核心技术和自主专
用芯片技术缺失 ， 终端产品缺乏创新 ， 技术服务单一 。 并且还未建立统一的行业标准 。
目前应用于市场中的主流导航仪，产品合格率不超过百分之三十。因而应用 GPS 导
航系统的产品具有极大的研发空间。
课题的研究内容和章节安排 课题的研究内容和章节安排 课题的研究内容和章节安排 课题的研究内容和章节安排
论文全文共由 五 章组成，具体的章节安排和各章的主要内容如下 ：
第一章 引言，概述了移动机器人的研究背景和课题的研究意义，介绍了国内外
移动机器人技术的研究发展现状，同时给出了课题的主要研究内容和论文的章节安
排。
第二章 系统总体设计 ， 基于 GPS 导航系统原理和 PID 控制方法原理 ， 描述 了课
题研究的循迹机器人的具体设计方案和路径规划的数据来源 ， 提出了具有 GPS 导航 、
可视化定位窗口、可自主循迹及人工控制轮式行走，并能与 PC 机进行数据通讯的 循
迹机器人 系统。本科毕业设计说明书 （ 论文 ） 第 4 页 共 67 页
第三章 系统硬件设计，针对第二章提出的 循迹机器人 系统设计方案，对应用系
统的硬件部分进行设计。描述了硬件系统的总体设计方案，并从单片机最小系统 、 航
迹装定 模块、 GPS 模块、 LCD 模块、电机驱动模块、电源模块等多个模块展开，设
计硬件系统。
第四章 系统软件设计，针对第二章提出的 循迹机器人 系统设计方案，对系统的
软件部分进行设计 。 提出了软件系统的总体设计流程 ， 并从 航迹规划装定 单元 、 GP S
信息接收单元 、 LCD 显示单元 、 电机驱动控制单元等多个单元进行分析 ， 设计软件系
统。
第五章 软硬件联调，对所设计的硬件系统和软件系统进行整体调试，消除导致
循迹机器人 系统不按照预期方式工作的错误点 ， 以实现应用系统所应实现的功能完成
课题的研究。
最后对全文工作作出总结，并对以后的工作进行展望。本科毕业设计说明书 （ 论文 ） 第 5 页 共 67 页
2 2 2 2 循迹机器人 循迹机器人 循迹机器人 循迹机器人 系统总体设计 系统总体设计 系统总体设计 系统总体设计
为了满足 移动机器人 的设计目标 ， 即循迹过程精确的目的 ， 需对移动机器人导航
定位系统进行规划。该问题可以归结为三方面：路径规划、定位与循迹。本研究中 ，
用 PC 机实现路径的规划、 GPS 用于导航定位、利用 PID 控制方法辅助循迹过程 。 系
统总体设计的主要步骤为 ： 分析导航及定位方法 ， 确定设计方案 ， 规划系统工作流程 。
2 2 2 2 ． ． ． ． 1 1 1 1 系统系统系统系统 设计方案描述 设计方案描述 设计方案描述 设计方案描述
将 系统 设计方案分为三个部分 ， 分别从导航方式 、 路径跟踪与控制方法 、 预定轨
迹装定等方面对设计方案进行描述。
2 .1.1 导航方式
（ 1 ）不同导航方式分析
室外移动机器人的导航系统有很多种 ， 其中 ， 航迹推算导航系统 、 无线电导航系