📄Работа №191184
Тема: РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ПРИЛОЖЕНИЙ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ МАСШТАБНОЙ МОДЕЛЬЮ АВТОМОБИЛЯ
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Информатика и вычислительная техника
Объем:
46 листов
Год:
2022
Просмотров:
47
4460
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Raspberry Pi 5
1.1 Кросс компиляция 5
1.2 Очередь задач 6
1.3 Архитектура 7
1.4 Классы 9
1.4.1 FPV 10
1.4.2 Periphery 13
1.4.3 Lighting 15
1.4.4 Driving 16
1.4.5 Controller 16
1.4.6 Application 17
2 Связь 18
2.1 Bluetooth 18
2.2 Wi-Fi Direct 18
2.3 Wi-Fi 19
2.4 Обнаружение 19
3 Android 21
3.1 Интерфейс 21
3.1.1 Статистика 22
3.1.2 Освещение 22
3.1.3 Вождение 23
4 Обмен данными 25
5 Вид от первого лица 26
5.1 libcamera 26
5.2 Снимок 27
5.3 Кодирование 29
5.4 Отправка 30
5.5 Получение 32
6 Тестирование 33
6.1 Задержка видеопотока 33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 37
ПРИЛОЖЕНИЕ А Иллюстрации 38
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Raspberry Pi 5
1.1 Кросс компиляция 5
1.2 Очередь задач 6
1.3 Архитектура 7
1.4 Классы 9
1.4.1 FPV 10
1.4.2 Periphery 13
1.4.3 Lighting 15
1.4.4 Driving 16
1.4.5 Controller 16
1.4.6 Application 17
2 Связь 18
2.1 Bluetooth 18
2.2 Wi-Fi Direct 18
2.3 Wi-Fi 19
2.4 Обнаружение 19
3 Android 21
3.1 Интерфейс 21
3.1.1 Статистика 22
3.1.2 Освещение 22
3.1.3 Вождение 23
4 Обмен данными 25
5 Вид от первого лица 26
5.1 libcamera 26
5.2 Снимок 27
5.3 Кодирование 29
5.4 Отправка 30
5.5 Получение 32
6 Тестирование 33
6.1 Задержка видеопотока 33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 37
ПРИЛОЖЕНИЕ А Иллюстрации 38
📖 Аннотация
Работа посвящена разработке программного комплекса для дистанционного управления масштабной моделью автомобиля на базе платформы Raspberry Pi. Актуальность исследования обусловлена ограниченностью и закрытостью существующих коммерческих решений для радиоуправляемых моделей, которые не поддерживают расширяемость и использование стандартных протоколов связи, что затрудняет интеграцию дополнительной периферии и модернизацию. В ходе работы был реализован комплекс из двух приложений: серверного ПО для одноплатного компьютера, управляющего двигателем, сервоприводом и периферией через интерфейсы PWM, I2C, SPI, и клиентского приложения для смартфона на Android, осуществляющего управление по Wi-Fi. Методология включала сравнительный анализ с аналогами, проектирование архитектуры ПО и проведение полевых испытаний. В результате создан функциональный прототип, позволяющий управлять моделью с трансляцией видео первого лица; испытания выявили радиус действия до 20 метров при передаче видео и свыше 60 метров без неё, а также необходимость оптимизации видеопотока через приоритизацию управляющих команд и использование межкадрового сжатия с протоколом RTP. Практическая значимость заключается в том, что разработанное открытое решение может быть использовано энтузиастами и в образовательных целях для создания настраиваемых масштабных моделей с расширенным функционалом, превосходящим серийные образцы. Теоретической основой послужили принципы проектирования автономных моделей, изложенные в работе Дорожкина А.Е. по самостоятельной сборке управляемой модели. Таким образом, работа демонстрирует жизнеспособность подхода на основе массовых компонентов и стандартных сетевых технологий для создания гибких систем дистанционного управления.
📖 Введение
Задача - разработать комплекс программ управления масштабной моделью. Он состоит из двух приложений - программы управления для одноплатного компьютера, и программы дистанционного управления для телефона. Масштабная модель представляет из себя платформу с четырьмя колёсами [1]. Приведение в движение происходит за счёт мотора, вращающего задние колёса, а направление движения регулируется сервоприводом, задающим угол поворота передних колёс. Помимо перемещения в пространстве, присутствует возможность подключения периферии, для реализации дополнительных возможностей.
Согласованную работу оборудования обеспечивает одноплатный компьютер Raspberry Pi 3 Model B. Управление периферией происходит как при помощи широко-импульсной модуляции, так и через интерфейсы I2C, SPI и USB. Присутствует возможность подключения веб-камеры, дисплея и устройств для вывода объёмного звука.
В качестве пульта дистанционного управления используется телефон с сенсорным экраном под управлением Android, специальное оборудование не требуется.
Связь осуществляется по Wi-Fi.
Прежде всего сравнение стоит произвести с готовыми решениями, доступными в магазинах. Их основная задача — это участие в соревнованиях по преодолению специально обустроенных треков за наименьшее время. Для эффективного достижения этой цели, такие модели очень сильно упрощены и обладают только минимальным набором возможностей. Связь происходит по радиоканалу с использованием закрытого, не документированного протокола и требует наличия специального пульта дистанционного управления. Поддерживается до восьми каналов периферийных устройств. Поддерживаются только периферийные устройства, управляемые широтно¬импульсной модуляцией. Из перечисленного становится понятно, что в таких решениях нет потенциала для дальнейшего развития. Внесение в их работу дополнительных возможностей потребует больших усилий, так как придётся изучать работу не документированных протоколов и добавлять дополнительные каналы передачи информации.
Среди открытых решений разработки в области наземного транспорта не пользуются популярностью. Поэтому стоит рассмотреть Open.HD, проект для дистанционного управления беспилотными летательными аппаратами на очень больших расстояниях. Он задумывался как демонстрация предельных возможностей по передаче видео разрешения 1920х1080 с помощью технологии Wi-Fi. Для достижения этой цели он использует недокументированные возможности, присутствующие в некоторых передатчиках Wi-Fi. Поэтому как на летательном аппарате, так и на наземной станции, используется одноплатный компьютер с пользовательской прошивкой. Сигнал с платформы принимает наземная станция, к которой уже подключается телефон, с которого оператор осуществляет управление. В отличии от этого проекта, в моей работе телефон сообщается с платформой на прямую, связь устанавливается за счёт встроенных маломощных передатчиков, и разрешение подстраивается под соотношение сторон дисплея телефона.
Согласованную работу оборудования обеспечивает одноплатный компьютер Raspberry Pi 3 Model B. Управление периферией происходит как при помощи широко-импульсной модуляции, так и через интерфейсы I2C, SPI и USB. Присутствует возможность подключения веб-камеры, дисплея и устройств для вывода объёмного звука.
В качестве пульта дистанционного управления используется телефон с сенсорным экраном под управлением Android, специальное оборудование не требуется.
Связь осуществляется по Wi-Fi.
Прежде всего сравнение стоит произвести с готовыми решениями, доступными в магазинах. Их основная задача — это участие в соревнованиях по преодолению специально обустроенных треков за наименьшее время. Для эффективного достижения этой цели, такие модели очень сильно упрощены и обладают только минимальным набором возможностей. Связь происходит по радиоканалу с использованием закрытого, не документированного протокола и требует наличия специального пульта дистанционного управления. Поддерживается до восьми каналов периферийных устройств. Поддерживаются только периферийные устройства, управляемые широтно¬импульсной модуляцией. Из перечисленного становится понятно, что в таких решениях нет потенциала для дальнейшего развития. Внесение в их работу дополнительных возможностей потребует больших усилий, так как придётся изучать работу не документированных протоколов и добавлять дополнительные каналы передачи информации.
Среди открытых решений разработки в области наземного транспорта не пользуются популярностью. Поэтому стоит рассмотреть Open.HD, проект для дистанционного управления беспилотными летательными аппаратами на очень больших расстояниях. Он задумывался как демонстрация предельных возможностей по передаче видео разрешения 1920х1080 с помощью технологии Wi-Fi. Для достижения этой цели он использует недокументированные возможности, присутствующие в некоторых передатчиках Wi-Fi. Поэтому как на летательном аппарате, так и на наземной станции, используется одноплатный компьютер с пользовательской прошивкой. Сигнал с платформы принимает наземная станция, к которой уже подключается телефон, с которого оператор осуществляет управление. В отличии от этого проекта, в моей работе телефон сообщается с платформой на прямую, связь устанавливается за счёт встроенных маломощных передатчиков, и разрешение подстраивается под соотношение сторон дисплея телефона.
✅ Заключение
В качестве итогов работы были проведены полевые испытания прототипа платформы под управлением разработанного программного обеспечения. Испытания проводились на хоккейной коробке. Выяснилось, что без использования внешней антенны радиус действия составляет 20 м. Однако, при отключении трансляции видео, радиус резко увеличивается и как минимум полностью покрывает коробку, то есть превышает 60 м.
Вывод состоит в том, что прежде всего необходимо сделать приоритет управляющего потока выше, чем видеопотока. Также следует уменьшить требования для передачи видеопотока к полосе пропускания. Даная конфигурация видеопотока служила только для проверки концепции по передаче изображения с низкой задержкой. Испытание показало, что на близком расстоянии задержка не ощущается глазом и моделью можно комфортно управлять, ориентируясь только по виду от первого лица.
Требования к полосе пропускания можно сократить путём использования межкадрового сжатия. Кроме того, необходимо снять ограничение на размер ключевого кадра. Это достигается разбиением кадра на пакеты на программном уровне. Протокол прикладного уровня RTP как раз предназначен для реализации такого функционала.
Вывод состоит в том, что прежде всего необходимо сделать приоритет управляющего потока выше, чем видеопотока. Также следует уменьшить требования для передачи видеопотока к полосе пропускания. Даная конфигурация видеопотока служила только для проверки концепции по передаче изображения с низкой задержкой. Испытание показало, что на близком расстоянии задержка не ощущается глазом и моделью можно комфортно управлять, ориентируясь только по виду от первого лица.
Требования к полосе пропускания можно сократить путём использования межкадрового сжатия. Кроме того, необходимо снять ограничение на размер ключевого кадра. Это достигается разбиением кадра на пакеты на программном уровне. Протокол прикладного уровня RTP как раз предназначен для реализации такого функционала.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.