طراحی و پیاده سازی سخت افزار و نرم افزار سیستم کنترل آتش رینگ سونار

یکی از روشهای کم هزینه و مرسوم برای اندازه گیری فاصله موانع پیرامونی یک ربات سیار، استفاده از رینگ سونار می باشد. خطاهای اندازه گیری به این روش را در دو گروه می توان دسته بندی نمود. گروه اول که معلول محدودیت ها و ویژگی های ذاتی سونار، محیط و سطوح انعکاس دهنده هستند، خارج از بحث این پایان نامه می باشند. در این پایان نامه، گروه دوم که ناشی از خطا در تشخیص بازتاب های واقعیِ مربوط به هر بار آتش کردن یک ترانسدیوسر هستند، مورد توجه قرار گرفته اند. این گروه از خطاها معلول نویز محیطی و یا دریافت بازتاب های مربوط به آتش کردن سایر ترانسدیوسرها (هم آوایی) و یا دریافت بازتاب های آتش کردن های پیشین خود ترانسدیوسر می باشند. از روشهای معروف برای حذف این گروه از خطاها، روش eeruf است که مبتنی بر دریافت یک بازتاب می باشد. در این پایان نامه، ضمن مطرح نمودن ضعف های روش eeruf، روش جدیدی مبتنی بر دریافت بازتاب های متعدد معرفی شده است. در این روش برای جداول زمانبندی آتش ترانسدیوسرها تعریف منسجمی از سیکل آتش و ارتباط آن با پارامترهای مهم، نظیر دقت اندازه گیری، فاصله نوبت های آتش، ماکزیمم فاصله مورد نظر و ماکزیمم دید سونار ارایه شده است و جداول آتش برای تعداد دلخواه و آرایش دلخواه ترانسدیوسرها بطور سیستماتیک قابل تولید می باشند. طراحی و پیاده سازی سخت افزار و نرم افزار سیستم کنترل آتش رینگ سونار، برای اجرای روش جدید، از اهداف اصلی این پایان نامه بوده است. سخت افزار طراحی شده، قابلیت کنترل همزمان ترانسدیوسرها را با دریافت بازتاب های متوالی داشته و متشکل از واحد مرکزی و هشت واحد فرعی می باشد. واحد مرکزی با استفاده از میکروکنترولر atmega16، اطلاعات مربوط به جداول آتش را از کامپیوتر دریافت کرده و ضمن ارسال اطلاعات مربوط به هر واحد فرعی، هماهنگی آنها را در اجرای جداول آتش عهده دار است. همچنین اطلاعات مربوط به بازتاب ها را از واحدهای فرعی جمع آوری و به کامپیوتر ارسال می کند. هریک از واحدهای فرعی، با استفاده از میکروکنترلر attiny2313، کنترل آتش و دریافت بازتاب های مربوط به یک ترانسدیوسر را بعهده دارند. نرم افزار نوشته شده برای میکروکنترلرها و کامپیوتر، امکان کنترل تمامی پارامترهای جداول آتش و موثر در عملکرد ترانسدیوسرها و همچنین مشاهده نتایج را فراهم نموده است. برای مقایسه روش ها از نظر حذف نویز هم آوایی، محیطی محصور با دیوارک های شیشه ای و در نتیجه با نویز هم آوایی بسیار بالا تدارک و استفاده شده است. با استفاده از سیستم طراحی شده و در محیط تدارک شده، ابتدا بازتاب های صحیح هر ترانسدیوسر، بعنوان معیار ارزیابی جمع آوری شده است. سپس عملکرد روش ها با اجرا و مقایسه نتایج بدست آمده از آنها ارزیابی شده اند. نتایج آزمایشها، برتری کامل روش جدید را نسبت به eeruf در حذف نویز هم آوایی نشان داده است.