大場地足球機器人比賽是人工智能、視覺與傳感、通訊、控制科學等交叉學科應用的典型,需要同時監(jiān)測空中和地面的足球運動軌跡,解決傳統(tǒng)機器人存在對環(huán)境適應能力不強或者受光線影響大等問題,還需要面對復雜的電磁干擾、噪音和雜波環(huán)境。陣列天線具有波束控制靈活的獨特優(yōu)點,能滿足多目標跟蹤與識別、強自適應抗干擾能力和高可靠性等功能的要求,本文主要對陣列天線足球機器人自適應信號處理算法開展研究。自適應波束形成（ADBF）技術可以在電磁工作環(huán)境惡化和大量射頻干擾存在的情況下,通過對權值的自適應控制達到增強目標信號、抑制干擾信號的目標,從而實現(xiàn)空域濾波。研究并提升自適應處理算法的實時與穩(wěn)健性就有著極為重要的理論意義與工程價值。本文緊密圍繞陣列天線抗干擾和雜波抑制的解決方法,分別對足球機器人陣列天線信號模型、快速自適應波束形成與空時自適應處理、基于敏感函數(shù)信源估計的特征干擾相消波束形成算法和基于對稱多處理器（SMP）的超大點數(shù)FFT算法四個方面開展研究,具體研究了以下內容。首先,本文詳細從數(shù)學模型對足球機器人陣列天線的信號模型和自適應處理準則進行了分析。研究了在一定條件下的三種準則,發(fā)現(xiàn)這些不同優(yōu)化準則是等價的... 

【文章來源】：東華大學上海市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

課題研究處理STAP信號模型

東華大學博士學位論文第2章足球機器人陣列天線信號模型及處理原理122.2.1足球機器人機械結構如下圖2-1所示，足球機器人設計采用三輪底盤；盤球機構主要通過兩個盤球電機實現(xiàn)旋球式帶球；射門機構采用氣動。底盤采用全向運動機構。該機構由安裝在底板上的三個全向輪組成，每個全向輪通過電機經(jīng)減速器輸出旋轉運動，提供足夠的驅動力。三個全向輪通過運動合成，驅動機器人以一定的速度在不同的地面運動。三個電機通過DSP控制板接收控制信號，電機另一端直接與編碼器相連，通過編碼器進行速度反饋，構成伺服運動系統(tǒng)。在每個驅動輪相應位置處，安裝有防撞塊，以保護全向輪在機器人對抗中不被撞壞。2.2.2足球機器人電控系統(tǒng)電控系統(tǒng)框圖如圖2-2所示，主要分便攜式主控和DSP運動控制兩部分。DSP運動控制板，可以處理實時性要求高的電機閉環(huán)控制以及電子羅盤、紅外測距、編碼計數(shù)等傳感單元，將信息通過485通訊線和便攜式主控計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。便攜式主控計算機通過信息融合并對上層圖像數(shù)據(jù)的處理，利用決策模塊實現(xiàn)每臺足球競賽機器人的策略控制，實現(xiàn)各機器人之間的場位配合。圖2-2足球機器人電控系統(tǒng)框圖123457圖2-1競賽足球機器人平臺1.頂板2.相機固定座3.斜支架4.PC機5.盤球電機6.踢球桿7.全向輪6

東華大學博士學位論文第2章足球機器人陣列天線信號模型及處理原理132.2.3足球機器人陣列天線場景本論文研究的大場地，為標準足球場大小，長105米，寬68米，面積為7140平方米。上文對本研究所使用的足球機器人平臺的機械系統(tǒng)設計、電控系統(tǒng)設計做簡單介紹。本研究的足球機器人系統(tǒng)（簡稱足球機器人）包含11個足球機器人、陣列天線、一個載天線平臺（無人機）。陣列天線由無人機載至指定高度，因課題研究的產(chǎn)品尚未發(fā)布，根據(jù)需要，樣品實物照片在本文不予展示。圖2-3示意了足球機器人陣列天線的信號處理模擬場景，圖中對干擾和來自四面八方的雜波進行了標注，涉及的噪聲因為來源眾多，在模擬場景中未予注明。圖中陣列天線由無人機載至指定高度，處理干擾和來自四面八方的雜波的同時，檢測含對手機器人在內的多個足球機器人目標，傳給地面教練機器人即守門員機器人，除守門機器人外的地面足球機器人，只負責自己的功能，比如發(fā)送定位給教練機器人、自主運動和盤球等。雙方的機器人定位被同時通過陣列天線定位后發(fā)送給守門員機器人，守門員機器人根據(jù)足球位置和我方機器人的策略來規(guī)劃軌跡，下達運動位置指令，本研究相關實驗的開展、數(shù)據(jù)的采集等由相關單位給予了協(xié)助，在致謝中已有列明。2.3自適應波束形成信號模型及處理原理2.3.1自適應波束形成信號模型陣列天線不是簡單的將天線排成我們所熟悉的陣列的樣子，而是它的構成是陣列形式的。陣列天線可分為直線陣、平面陣、圓陣、柱面陣等，其中直線陣是最簡單的一種構型。由于直線陣的，陣列流形具有良好的范德蒙結構，因此本文主要介紹介紹直線陣的信號模型，如下頁圖2-4所示。為了簡單起見，對于直線陣通�？紤]均勻直線陣，內由N個全向陣元組成，d為陣元間距。假設空間入射到陣列的?


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