Введение 11
1.1 Обзор литературы 13
1.2 Обзор имеющихся систем 14
1.2.1 Виды трекеров по исполнению 14
1.2.2 Виды трекеров по назначению 15
1.3 Разработка системы трекинга 17
1.3.1 Разработка функциональной схемы проектируемого
устройства 17
1.3.2 Разработка структурной схемы 19
1.3.3 Выбор и обоснование элементов проектируемого устройства24
1.4 Разработка принципиальной электрической схемы 27
1.4.1 Подключение GPS модуля 27
1.4.2 Подключение GSM модуля 28
1.4.3 Микроконтроллер 29
1.5 Системы повышения точности GPS обнаружения 30
1.5.1 Системы дифференциальных навигационных измерений 30
1.6 Разработка алгоритма работы для проектируемого устройства 32
2 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 34
2.1 Потенциальные потребители результатов исследования 34
2.2 Анализ конкурентных технических решений 35
2.3 Технология QuaD 37
2.4 SWOT-анализ 39
2.5 Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований 42
2.6 Планированинаучно-исследовательских работ 44
2.6.1 Структура работ в рамках научного исследования 44
2.6.2 Определение трудоемкости выполнения работ 45
2.6.3 Разработка графика проведения научного исследования 48
2.6.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 50
2.6.4.1 Расчет материальных затрат НТИ 51
2.6.4.2 Основная заработная плата исполнителей темы 52
2.6.4.3 Дополнительная заработная плата 53
2.6.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 54
2.6.4.5 Накладные расходы 55
2.6.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 55
2.7 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 56
3 Производственная безопасность
3.1 Анализ выявленных вредных факторов при разработке и
эксплуатации проектируемого решения 63
3.1.1 Отклонение показателей микроклимата в помещении 63
3.1.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны 65
3.1.3 Повышенный уровень шума на рабочем месте 66
3.1.4 Превышение уровней электромагнитных и ионизирующих
излучений 67
3.2 Анализ выявленных опасных факторов при разработке и
эксплуатации проектируемого решения 69
3.2.1 Электробезопасность 69
3.3 Экологическая безопасность 70
3.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 71
3.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности 73
Заключение 74
Список публикаций студента 75
Список источников 76
Приложение А 78
Приложение Б 80
Современные технологии за последние несколько лет сделали огромный прорыв. Человеком уже были созданы различные модели роботов, имитирующие какую-либо деятельность. Однако данные устройства всегда ассоциировались с далеким нереальным будущим, а сегодня некоторые модели можно легко купить через Интернет. Особо продвинутые роботы могут самостоятельно загружать стиральную машину, подогревать и приносить пищу, убираться и тому подобное. И даже некоторые европейские отели начали пользоваться подобными устройствами. Так же промышленность претерпела изменения. Одним из видов таких изменений является автоматизация различных процессов, являющаяся весьма актуальной задачей, которая помогает решать проблемы управления процессами. При этом контроль реализуется с помощью исполнительных механизмов, осуществляющих воздействие на технологический объект по сигналу от системы управления. Примером задачи автоматизации процессов может служить робот, миссией которого является транспортировка объектов в производственных цехах. В условиях цеха это сделать достаточно просто, одним из способов является разметка цеха линией, но возможно роботу может понадобится решить задачу транспортировки в окрестностях завода, где произвести располосовку будет достаточно проблематично, здесь для ориентирования и навигации можно применить технологию GPS трекинга.
Для успешного выполнения обширного круга задач роботы должны обладать способностью интерпретировать, планировать и автоматически выполнять полученное задание, используя бортовую вычислительную систему. Уже разрабатываются всевозможные роботы полицейские, мусорщики, почтальоны. Американская служба доставки Amazon с 2013 года использует для доставки своих посылок летательные аппараты с четырьмя несущими винтами, называемыми квадрокоптеры, при этом время доставки будет занимать не более 30 минут. Естественно, есть и ограничения.
Максимальный вес, который способен поднять аппарат, ограничен 2,27 кг. По статистике около 86% доставляемых Amazon товаров весят меньше указанного предела. Также дальность полёта ограничена 10 милями (16 км) в одну сторону. Эти роботы автономны и работают далеко от своей базы, поэтому человеку необходимо обеспечивать непрерывное слежение за объектом, что бы в чрезвычайных ситуациях или программных сбоях можно было легко найти потерявшегося робота.
Устройством выполняющим задачи контроля за автомобилями, людьми или другими объектами, использующее GPS для точного определения местонахождения объекта, называют трекер. С помощью GPS трекера возможно отслеживание перемещений объекта в реальном времени, а так же истории перемещений в целом, называемой треком объекта. Для навигации робота по средствам GPS координат, необходима установка GPS модуля на робота. Это своего рода автоматизированная система слежения, благодаря которой имеются широкие возможности для определения местоположения робота.
В процессе выполнения данной работы было просмотрено множество интернет-источников, посвященным разработке устройств, позволяющих отслеживать объекты. Так же изучены журналы и статьи различных вузов планеты, в которых были рассмотрены всевозможные темы, связанные с глобальным позиционированием. Был проведен аналитический обзор существующих систем отслеживания автономных роботов и их алгоритмов.
При проектировании системы GPS трекинга были изучены такие статьи как «Мониторинг и навигация: комплексное решение» Бабушкина Ю.Н., «Оценивание времени прихода сигнала, устойчивое к влиянию многолучевости, в приемных устройствах спутниковых навигационных систем типа GPS» Бишофа Р.
Так же был изучен дифференциальный режим коррекции - метод улучшения характеристик работы навигационной системы, таких, как точность, надежность и доступность, через интеграцию внешних данных в процессе расчета. В изучении данного материала в первую очередь были использованы интернет источники посвященные GPS навигации, робототехнике и программированию контроллеров, а так же форумы разработчиков электронных устройств и микропроцессорной техники.
В ходе выполнения данной работы были рассмотрены основные модули и методы, используемые для определения местоположения объекта. Спроектирована структурная, функциональная, принципиальная схемы. Осуществлен выбор GPS, GSM модулей и контроллера для обработки информации с них. Разработан алгоритм для работы устройства определения местоположения.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
