基于ZigBee的智能小車博弈控制系統(tǒng)研究.pdf

1、智能機(jī)器人作為智能化產(chǎn)物的代表，是眾多研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)，它可以按照“大腦”的思維做出相應(yīng)的動作，而無需人為參與，便可以達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，是典型的高技術(shù)綜合體。本文研究的智能小車屬于移動式機(jī)器人的其中一類，論文圍繞智能小車的博弈控制問題展開研究，將嵌入式技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)相結(jié)合，以彩色圖像色彩提取和識別為主要手段研究設(shè)計(jì)基于ZigBee的智能小車博弈控制系統(tǒng)。
　　在系統(tǒng)中，分別選用紅色和白色的紙殼作智能小車的車身包裝用以

2、區(qū)分博弈雙方，采用圖像傳感器獲取智能小車的車身信息，利用圖像區(qū)域分割的方法對小車的車身顏色進(jìn)行提取與識別，用于判斷博弈雙方。通過物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)將各智能小車的相關(guān)信息上傳至上位機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，并將監(jiān)測系統(tǒng)下發(fā)的開始命令傳輸給智能小車。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和算法比較，該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的小車控制系統(tǒng)相比，在實(shí)時性方面有所提高，功能更加完善，同時也為智能小車的研究提供另外一種研究思路。本文所做的工作總結(jié)如下:
　　(1)無線通信網(wǎng)絡(luò)的搭建。經(jīng)過對物

3、聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)包含的幾種不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與選型，確定星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為系統(tǒng)的組網(wǎng)方式。在整個無線通信網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)置有一個協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與若干個終端節(jié)點(diǎn)，其中與上位機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)相連接的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)為整個通信網(wǎng)絡(luò)的中心，用于與安裝在各個智能小車上的終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信。
　　(2)智能小車博弈控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)。本文根據(jù)方案需求分析進(jìn)行系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，在硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開發(fā)、設(shè)計(jì)相應(yīng)功能的軟件程序。其中，硬件設(shè)計(jì)主要以ARM系列

4、的芯片LPC2103作為智能小車的主控制器，并結(jié)合各功能模塊的分析結(jié)果確定相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而進(jìn)行主控芯片外圍電路的拓展。軟件設(shè)計(jì)主要針對智能小車的測距、博弈邊界識別等功能進(jìn)行編程，依據(jù)這些探測信號，智能小車主控制器可以控制車速和方向使其自由、靈活地進(jìn)行博弈。
　　(3)圖像分割方法分析與改進(jìn)。研究分析幾種常用的圖像分割算法，針對現(xiàn)有算法對圖像色彩歸類明確、迭代次數(shù)多、運(yùn)算量大的特點(diǎn)，結(jié)合智能小車博弈控制系統(tǒng)的要求，提出了一種

5、改進(jìn)的區(qū)域分割算法。該算法對顏色分類進(jìn)行模糊處理，在減少顏色分類的同時，大大降低了系統(tǒng)運(yùn)算量，提高了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。通過MATLAB軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，仿真結(jié)果表明，改進(jìn)的區(qū)域分割算法在完成圖像色彩提取與識別的同時滿足了系統(tǒng)實(shí)時性的要求。
　　(4)上位機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)選用Visual Basic語言開發(fā)設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)平臺，通過設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)之間的串口通訊程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳與下發(fā)的雙向通信。同時，監(jiān)測人