基于红外线的自动导航充电小车设计

论文总字数：24212字

摘 要

随着科技的进步发展，对改善人们生活水平的智能家居的要求也越来越多样。人们希望智能移动家居变得在快没电的阶段，能够自动寻找电源充电，实现自动导航充电。

本文希望通过采用红外通信的信息传输手段，能够解决智能小车处在一个连续的任务环中的自动充电问题。通过搭建出红外发射的充电基站向外发射三种不同编码方式的38K载波，智能小车平台接收红外信号后实现红外通信，完成充电基站定位，最后完成驱动小车进入充电基站的课题目的。

通过本课题的设计希望能够模拟智能移动家居在人们生活中的自动充电的技术。

关键词：红外导航，智能小车，Arduino 开放平台，红外通信

Based on the infrared automatic navigation of the charging car design

Abstract

With the development of science and technology, the requirement of improving people"s living standard is more and more diversified. It is hoped that the smart mobile home becomes in the fast no electricity stage, to automatically find the power to charge, to achieve automatic navigation charging.

In this paper, we hope to solve the problem of automatic charging of the intelligent car in a continuous loop of the task by using the information transmission method of infrared communication. After the build of the infrared emission charging stations emit three different encoding 38K carrier, intelligent car platform receives infrared signal realize infrared communication and charging base station location, finally completes the driver of the car into the charging base station of the purpose of the subject.

Through the design of this topic, we hope to be able to simulate the intelligent mobile home in people"s lives in the automatic charging technology.

Keywords: infrared navigation, smart car, Arduino open platform, infrared communication

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 引 言 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文组织 3

第二章 研究内容与技术原理 4

2.1 研究内容 4

2.2 红外导航小车相关技术原理 4

2.2.1 红外充电桩基站技术原理 4

2.2.2红外织网的室内定位导航原理 5

2.3 本章小结 5

第三章 红外小车导航系统设计方案与实现 6

3.1 红外导航小车总体设计 6

3.1.1 总体架构设计 6

3.1.2 设计指标 6

3.1.3 设计关键技术——红外解码技术 6

3.2 红外导航小车设计方案及讨论 8

3.2.1 红外导航小车设计方案 8

3.2.3 红外导航小车设计方案讨论 10

3.3 硬件部分设计 11

3.3.1 基于Arduino平台的智能小车搭建 11

3.3.2 基站搭建 14

3.4 软件部分设计 15

3.4.1 主程序 15

3.4.2 子程序 15

3.5 本章小结 16

第四章 成果展示及分析 17

4.1 充电基站成果的展示与分析 17

4.1.1 基站成果展示 17

4.1.2 基站结果分析 17

4.2 智能小车的成果展示 19

4.3 本章小结 19

第五章 总结与不足 20

5.1 经验总结 20

5.2 设计不足 20

致谢 21

参考文献 22

附 录 23

第一章 引 言

1.1 研究背景及意义

红外线，简称红外，是一种不能被人类视觉所察觉的光线，它是一种波长在750nm至1mm之间的电磁波，频率高于微波而低于可见光。因为短波长的红外线对障碍物的衍射能力极差，因此红外传输是一种不能离的太远，要对准方向的无线传输方式，且相互传输中间不能有障碍物，根本无法控制传输信息的进程，所以红外通信更适合应用在类似于短距离无线通讯的场景或者是需要进行点对点的直线数据传输的应用场合。红外通信适用于跨平台、低成本、点对点之间的高速数据连接,其在嵌入式系统的应用中尤为出色。

红外通信技术有两个主要应用:设备互联、信息网关。设备互联是不同设备经过红外连接后可以进行相互之间的文件与信息的交换。信息网关是信息终端如：平板、移动手机和互联网的相互连接。全球范围内的众多软硬件厂商都以支持并采用红外通讯技术，目前红外通信技术在主流的软件和硬件平台都有支持。

随着通信、计算机、自动控制、电子等技术进展的不断更新换代以及很多智能小车平台的竞赛的推广,小车近几年一直在飞速发展的阶段。作为现代的新发明，智能小车的不断进化是以后的发展方向，小车可以在一个未知或已知的环境里不通过人为的操作，按照预先设定的模式自动的运作。智能小车最终能够具有自动寻迹、寻光、避障功能，实时显示时间、速度、里程，远程传输图像，可程控行驶速度、准确定位停车等功能。

智能小车是由三模块组成的。这三模块分别是传感器模块、控制器模块、执行器模块。

控制器模块：接收传感器模块感知并传递过来的感知信号，并根据事前写入的软件程序，决定智能小车对外部信号的反应，最后将控制信号发给执行器部分。

执行器模块：驱动智能小车做出前进、后退、或者是左右方向上的改变的行为，又或者是点亮发光二极管、发出声音等行为。

传感器模块：智能小车用来读取各种外部信号的传感器，以及控制小车行动的各种开关。用来感知控制智能小车行为的环境信号。

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