题目：电动汽车非接触式充电定位技术

随着电动汽车的普及，非接触式充电的作用也越来越重要，吸引了更多的企业和高校投入研究。在非接触式充电的方案中，感应式非接触充电具有充电电流大，充电效率高的优点，因此被作为重点研究的对象。但感应式非接触充电对充电线圈的对准程度要求很高，要使感应式非接触充电获得较高的效率，一方面应尽量提高充电系统的传输效率，另一方面应给感应式非接触充电提供定位辅助系统，使充电线圈充分对准，让系统获得最大化的充电效率。

本文的主要目的是为感应式非接触充电提供一套高效经济可行的定位方案，以保证充电系统的高效运行。目前主要的无线定位方案有GPS、RFID、霍尔磁场感应器定位、激光和毫米波雷达、红外、超声波、视觉定位等。本文在综合考虑了各种无线定位技术方案的基础上，采用基于TDOA算法的超声波定位系统为感应式非接触充电提供定位方案。主要工作包括：

研究了超声波定位的原理和相关的算法。对超声波定位中涉及的超声波定位的原理、超声波测距信号处理方法、超声波系统的主要方案（TOA和TDOA）以及TDOA系统的主要求解算法（基于泰勒级数的求解算法和Chan求解算法）进行了详细的分析，为后续的工作的展开奠定了理论基础。

建立了基于TDOA算法的感应式非接触充电定位系统模型，并使用了基于该方案Chan算法的改进方法进行求解计算。在此基础上，对该算法的定位精度进行了分析，并使用MATLAB对该系统进行仿真，基于仿真的结果，对系统的传感器布局及参数选取提供了参考。

基于理论模型搭建了实际的定位系统。系统分为车载发射模块和地面接收处理模块。在车载模块中，设计了超声波信号发生系统的单片机系统电路、串口通信模块并编程实现了信号的调制和时序安排；设计了发射驱动电路和相应的脉冲变压器并调试通过；根据需求选择了超声波发射传感器并对传感器进行了电路匹配以使其获得最佳效果。在地面接收处理模块中，设计了超声波接收信号处理模块，主要包括前端放大、有源滤波、末端增益调整模块和电源模块；搭建了由信号采集卡和PC端组成的信号采集处理系统。

搭建了实验系统，验证了系统的可行性和性能。首先对系统的噪声、发射接收性能、接收角度及范围进行了测试，验证了系统的基本性能。在此基础上，设计了系统定位实验，确定了系统的性能符合要求，通过分析定位误差，在一定程度上验证了仿真结果。