1. 研究目的与意义

1.1 研究背景

随着各个城市的人口变得越来越多，共享单车的数量也随之增加。共享单车因其体积小、运动灵活、方便出行的优点，使其使用率变得越来越高。但是由于技术的发展与时代的进步,汽车行业正在朝着智能化方向发展。而无人行驶就是汽车智能化发展方向最重要的表现形式。无人行驶汽车是一种智能汽车,也可以称之为轮式移动机器人,主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人行驶。无人行驶技术是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物,也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志,在国民经济领域具有广阔的应用前景。

本文设计的无人行驶自行车就是将无人行驶技术和共享单车技术结合在一起，提出新的概念，并且使一个自然不稳定体，通过施加强有力的控制手段变得稳定，从而变成一种新型交通工具。

2. 研究内容与预期目标

2.1 研究内容

设计一辆能自动保持平衡的无人行驶自行车并能通过app对其进行远程控制自动驾驶。本项目主要以无人行驶自行车为研究对象，对其传感器、传感器数据处理，数据融合方法，车辆系统控制，电机控制等算法进行了设计，具体内容如下：

（1） 通过对加速度计和陀螺仪姿态检测系统的分析，找出了其中的优缺点，并采用一种简易的互补滤波算法对加速度计和陀螺仪输出数据融合，生成动态的倾角信号。然后通过实际测试，确定陀螺仪和加速度计所占的不同权重。

3. 研究方法与步骤

3.1 研究方法

（1）元器件的选取

控制器：由嵌入式单片机控制，选取stm32f103单片机，内核是cortex-m3

4. 参考文献

[1] 颜毅. 基于学习控制的两轮自平衡机器人姿态控制研究[D]. 2011.[2] 虞波. 基于非线性滤波的移动机器人姿态测量系统研究与实现[D]. 2016.[3] 于乃功, 李勇, 阮晓钢,等. 小型两轮自平衡机器人姿态检测方法研究[C]// 第三十二届中国控制会议. [4] Ren Yafie,Ke Xizheng,Liu Yijie.MEMS Gyroscope Performance Estimate Based on Allan Variance[A].In Proceedings of 2007 8th International Conference on Electronic Measurement amp; Instruments[C]. Xi'an China.Vol.1, 260-263.[5] 王晓宇 ,闫继宏 ,臧希喆等 .两轮白平衡机器人多传感器数据融合方法研究 [J].传感器技术学报． 2007，(3)： 668- 672[6] 赵杰 ,王晓宇 ,秦勇等 .基于 UKF 的两轮自平衡机器人姿态最优估计研究 [J]. 机器人 . 2006: (11),605—609.[7] 王耀南, 邓霞, 赵伟. 基于权值矩阵的模糊自适应卡尔曼滤波在组合导航中的应用[J]. 中国惯性技术学报, 2008(03):86-90.[8 ]秦永元 ,张洪钺 ,汪叔华 .卡尔曼滤波与组合导航原理 [M]. 西安 :西北工业大学出版社 , 1998.[9] 付梦印 ,邓志红 ,张继伟 .Kalman 滤波理论及其在惯性导航系统中的应用 [M]. 第二版 .北京 :科学出版社,2010.[10] 周丰 ,王南山 ,陈卉 .C 语言教程 [M]. 武汉 :华中科技大学出版社 ,2008.[11] 谭浩强 .C 程序设计 [M]. 北京 :清华大学出版社 ,2005．[12] 康华光 .电子技术基础 [M].. 北京 :高等教育出版社 ,2006.1

5. 工作计划

①2022年2月26日-2022年3月5日，有针对性的学习课题相关资料，学习相关学科的基础知识，学习实验所需软硬件的相关知识。

②2022年3月6日-2022年3月20日，设定实验方案，采集实验数据。查阅资料，撰写并提交开题报告。

③2022年3月21日-2022年4月25日，进一步理论分析，进行实验，开发相关软硬件系统。