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遥控工程车辆主从式视频监视系统研究

作　者: 武健
导　师: 石沛林；邹广德
学　校: 山东理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 遥控工程车辆头盔显示器 InertiaCube3跟踪器串行通信云台控制
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

为了改善远程监控系统与遥控操作系统的协调性,提高遥控操作的效率,开发了一种带有跟踪操作者头部运动功能的头盔式视频监视系统。该监视系统采用头盔显示器,利用头部运动来控制摄像机云台,替代传统监视系统中用手动操作控制摄像机云台的方法,有效地提高了遥控操作的效率。在开发这种带有跟踪功能的头盔式视频监视系统的过程中,设计了头盔位姿的测量方案,利用动态链接库技术,开发了Intersense跟踪器的数据采集程序。并利用Win API串行通信函数开发上位机的数据通信程序,把采集到的跟踪器数据发送给摄像机云台控制系统。开发数据通信程序时,制定了比较完整的、用于实现串行通信的低层通信协议,保证了通信的可靠性。利用8051单片机开发了摄像机云台控制器,完成了单片机串行通信硬件电路以及步进电机驱动电路的设计,并开发了步进电机的控制程序。通过选取合适的脉冲频率,使步进电机启动正常,运行过程中无丢步与过冲现象,定位准确。对摄像机云台的跟踪效果进行了验证,摄像机云台可以实现对遥控操作者头部360°运动准确跟踪,响应速度快。证明本文所设计的通信模块与云台控制器是合理的。最后以遥控工程车辆为载体集成了该主从式视频监视系统,并对该监视系统的视野进行了试验研究。试验结果表明:该视频监视系统视野良好,基本满足遥控驾驶作业的要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 遥控工程车辆概述及国内外研究现状  8-12
    1.1.1 遥控工程车辆概述  8-9
    1.1.2 遥控机器人研究过程分析  9-10
    1.1.3 遥控工程车辆国内外研究及应用现状  10-12
  1.2 课题的提出及研究意义  12-13
  1.3 视频监视系统国内外研究及应用现状  13-15
  1.4 遥控工程车辆主从式视频监视系统方案概述  15-17
    1.4.1 主从式视频监视系统原理  15
    1.4.2 主从式视频监视系统的实现方案  15-17
  1.5 主要研究内容及研究方法  17-19
第二章头部姿态的测量  19-30
  2.1 头部姿态的测量方案  19
  2.2 InertiaCube3 跟踪器  19-22
    2.2.1 InertiaCube3 跟踪器  19-20
    2.2.1 跟踪器定位特性  20-22
  2.3 硬件选型  22
  2.4 动态链接库的介绍  22-26
    2.4.1 动态链接函数库基本概念  22-23
    2.4.2 动态链接库的实现  23-26
  2.5 动态链接库的设计  26-28
    2.5.1 动态链接库的调用方式的选择  26
    2.5.2 动态链接库调用约定的选择  26
    2.5.3 动态链接库函数导出方式的选择  26
    2.5.4 dll 文件的编写  26-28
  2.6 跟踪器数据采集软件编写  28-30
第三章通信软件设计  30-46
  3.1 数据通信  30-31
    3.1.1 串行通信基础知识  30-31
    3.1.2 数据线  31
    3.1.3 控制线  31
  3.2 Win32 通信 API  31-37
    3.2.1 Win32 编程的特点  32
    3.2.2 数据结构  32-34
    3.2.3 CSerialPort 类封装的通信API  34-37
  3.3 CSerialPort 类  37-46
    3.3.1 CSerialPort 类中的主要函数  37-41
    3.3.2 基于CSerialPort 类数据通信软件的编写  41-46
第四章摄像机云台的控制  46-65
  4.1 摄像机云台及控制系统方案的设计  46-51
    4.1.1 摄像机云台  46
    4.1.2 步进系统的优点  46-47
    4.1.3 步进驱动与控制系统的构成  47
    4.1.4 步进电机及其励磁方式  47-48
    4.1.5 二相混合式步进电机的励磁方式  48-51
  4.2 系统硬件电路设计  51-58
    4.2.1 单片机的选型  51
    4.2.2 RS-232 通信接口硬件电路  51-52
    4.2.3 系统电源电路  52-53
    4.2.4 上电复位电路  53-54
    4.2.5 开关信号输入电路  54
    4.2.6 振荡电路设计  54-55
    4.2.7 步进电机驱动电路  55-57
    4.2.8 硬件抗干扰电路设计  57-58
  4.3 云台控制系统软件设计  58-65
    4.3.1 主程序  58-60
    4.3.2 串行通信程序  60-62
    4.3.3 控制软件  62-65
第五章视频显示系统  65-67
  5.1 Liteye-400 头盔微型显示器  65-66
  5.2 SysExpanModule~(TM)/MPEG-4 图像压缩卡  66-67
第六章系统调试与试验  67-71
  6.1 系统调试  67-68
    6.1.1 串行通信模块调试  67-68
    6.1.2 控制模块的调试  68
  6.2 系统的跟踪控制效果试验  68-70
    6.2.1 头部初始位置的问题  68-69
    6.2.2 云台反向跟踪的问题  69-70
  6.3 车载视频监视系统现场试验总结  70-71
第七章总结与展望  71-74
  7.1 全文总结  71
  7.2 展望  71-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
作者在读硕士期间参加课题和发表论文  78

遥控工程车辆主从式视频监视系统研究

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