航位推算法在导航定位中应用

一、组合定位技术

对于车辆定位来说,常用的定位方式有GPS和航位推算(DR)两种。车辆定位,导航中,由于山区丛林、隧道、高架桥等障碍导致反射卫星信号严重的多径效应,无法获得准确的车辆定位信息,为解决该问题,在车辆上加装航行传感器和距离传感器,通过DR算法自主确定定位信息,DR算法具有短时间内局部高精度定位特点;DR推算过程是一个信息累加的过程,定位误差会随着时间推移累积加大,因此需要结合GPS卫星信号校准车辆位置和运动方向,这便是组合定位技术。

二、航位推算(DR)算法

1、本质:在初始位置上累加位移矢量计算当前位置,它是一个信息累加的过程。

常用传感器有:码盘(类似于车辆里程计,记录车轮转数,获得机器人相对于上一采样时刻状态改变量)

                            惯性传感器(如陀螺仪、加速度计,得到机器人角速度线速度,通过积分获得机器人位置信息)


2、双轮差动驱动小车为例

在定位机器人两个轮上安装独立的驱动电机,通过控制电机的转速比控制小车的运动。

航位推算法在导航定位中应用

                                航位推算法在导航定位中应用


已知起始位置(x0和y0)以及方位角(Θ)(GPS定位得到初始值)

测量行驶距离s和方位角变化△Θ(陀螺仪和加速度计分别测量出旋转率和加速度,再进行积分,得到航向变化和走过的距离)

结合以上两者推算出下一时刻位置。

航位推算法在导航定位中应用

3、码盘距离计算

两个光电编码器分别安装在车的左右轮上,光电编码器同步转动。

航位推算法在导航定位中应用

N是det t时间内光电编码器输出的脉冲数;P是每转一圈输出的脉冲数;D是车轮直径

码盘获得的是小车左右轮的转速,需要知道轮子直径,才能得到小车行进速度。

轮子直径,可以通过DSP工作在仿真模式,让小车在地上行走一段距离,测量这段距离,同时在CCS中读取码盘的反馈值。可得到小车左右轮行进1m码盘反馈值NL0和NR0,

航位推算法在导航定位中应用

实现距离信息的获取。

4、陀螺角度获取

不断获取陀螺采集信号,△V=V-Vo,当前角速率f(x)=k*△V,k是陀螺的比例因子,对角速率求积分就可以得到角度值,常用积分公式为剃度公式。

航位推算法在导航定位中应用

不断更新得到任意时刻机器人角度变化。

5、位置坐标


航位推算法在导航定位中应用

航位推算法在导航定位中应用

航位推算法在导航定位中应用

三、坐标系转换


 航位推算法在导航定位中应用航位推算法在导航定位中应用

积分获得小车位置以及航向角航位推算法在导航定位中应用