CN109856990B - 一种gnss/ins组合导航控制器的在环仿真系统 - Google Patents
一种gnss/ins组合导航控制器的在环仿真系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统，该系统包括用以储存INS数据的第一SD卡、用以储存GNSS数据的第二SD卡、第一单片机、第二单片机、基于嵌入式处理器的GNSS信号发送模块、基于嵌入式处理器的INS信号发送模块、用以组合导航的整车控制器以及上位机，所述的第一SD卡通过第一单片机的SDIO通信接口连接第一单片机，所述的第二SD卡通过第二单片机的SDIO通信接口连接第二单片机，所述的第一单片机通过CAN1总线与整车控制器连接，所述的第二单片机通过CAN2总线与整车控制器连接，所述的整车控制器与上位机连接。与现有技术相比，本发明具有离线使用方便、时间精度高、应用广泛等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制器的在环仿真系统，尤其是涉及一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统。
背景技术
随着近年来智能车的发展，导航作为智能车上重要的一部分，其精度的要求也越来越高。现阶段大多的定位方式是通过GNSS/INS的数据融合来进行组合导航，而其实现的途径便是控制器。控制器在车辆运行过程中，起到运算与控制的作用，它采集各传感器的信号并进行运算，并将运算的结果转变为控制信号，从而控制被控对象的工作。对于用于组合导航的控制器来说，通过采集GNSS、INS等信号，解算得到车辆位置、速度、航向姿态等信息，从而达到车辆定位与导航的目的。
通常对控制器采用硬件在环的测试方法测试其性能。组合导航算法的运算量较大，想要验证控制器对组合导航算法的解算性能，仍要通过在环仿真平台。但是目前的控制器在环仿真平台缺乏模拟GNSS/INS信号输入，因此无法对组合导航算法有效验证。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统，该系统包括用以储存INS数据的第一SD卡、用以储存GNSS数据的第二SD卡、第一单片机、第二单片机、基于嵌入式处理器的GNSS信号发送模块、基于嵌入式处理器的INS信号发送模块、用以组合导航的整车控制器以及上位机，所述的第一SD卡通过第一单片机的SDIO通信接口连接第一单片机，所述的第二SD卡通过第二单片机的SDIO通信接口连接第二单片机，所述的第一单片机通过CAN1总线与整车控制器连接，所述的第二单片机通过CAN2总线与整车控制器连接，所述的整车控制器与上位机连接；
所述的第一SD卡储存txt格式的INS数据，所述的第一单片机通过SDIO通信接口读取第一SD卡储存的txt文件，进而读取所储存的INS数据；所述的第二SD卡储存txt格式的GNSS数据，所述的第二单片机通过SDIO通信接口读取第二SD卡储存的txt文件，进而读取所储存的GNSS数据；所述的第一单片机模拟真实的INS的数据速率，并向连接整车控制器的CAN1总线发送INS报文；所述的第二单片机模拟真实的GNSS的数据速率，并向连接整车控制器的CAN2总线发送GNSS报文；整车控制器根据CAN1、CAN2总线接收的数据进行组合导航在线解算；上位机采集整车控制器组合导航解算的结果，完成仿真。
优选地，所述的第一SD卡采用两个txt文件储存INS数据，其中第一个txt文件中，一行数据分别为：X轴加速度低位数据、X轴加速度高位数据、Y轴加速度低位数据、Y轴加速度高位数据、Z轴加速度低位数据、Z轴加速度高位数据；第二个txt文件中，一行数据分别为：X轴加速度增量低位数据、X轴加速度增量高位数据、Y轴加速度增量低位数据、Y轴加速度增量高位数据、Z轴加速度增量低位数据、Z轴加速度增量高位数据。
优选地，所述的第二SD卡采用两个txt文件储存GNSS数据，其中第一个txt文件中，一行数据分别为：CourseAngle、HeadingAngle、PitchAngle、Velocity、Latitude_Dec、Latitude_Int、Longitude_Dec、Longitude_Int、Altitude、HDOP、ReceiveFlag；第二个txt文件中，一行数据分别为：HightRMS、LatitudeRMS、LongtitudeRMS、Quality、Status、PossNum、PseudorangeRMS、VDOP、Fixmode。
优选地，所述的第一单片机通过SDIO通信接口读取第一SD卡储存的txt文件，进而读取txt文件所储存的INS数据，所述的第一单片机利用定时器中断的方式向CAN1总线发送包含INS数据的CAN报文。
优选地，所述的第二单片机通过SDIO通信接口读取第二SD卡储存的txt文件，进而读取txt文件所储存的GNSS数据，第二单片机利用定时器中断的方式向CAN2总线发送包含GNSS数据的CAN报文。
整车控制器接收CAN1、CAN2总线信号后，通过解析CAN1和CAN2的报文信息，获取GNSS、INS数据作为组合导航算法的输入。
本发明系统的仿真步骤为：
1)在上位机中，将储存INS数据的txt文件拷贝至第一SD卡中，并将储存GNSS数据的txt文件拷贝至第二SD卡中；
2)将第一单片机及第二单片机同时上电，第一单片机读取第一SD卡中的INS数据，并将数据储存在第一单片机的寄存器中，第二单片机读取第二SD卡的GNSS数据，并将数据储存在第二单片机的寄存器中；
3)第一单片机通过定时中断的方式发送包含INS数据的CAN报文至CAN1总线，同时第二单片机通过定时中断的方式发送包含GNSS数据的CAN报文至CAN2总线；同时，整车控制器接收CAN1总线、CAN2总线的数据，解析获取GNSS、INS数据，并输入至组合导航算法，组合导航算法输出结果至上位机。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)相比于现有的控制器在环仿真平台，本发明的在环仿真系统实现了对GNSS/INS组合导航进行控制器在环仿真的功能，离线使用方便、时间精度高；
(2)本发明的在环仿真系统利用SD卡储存GNSS/INS的数据，为控制器输入提供了便捷、时间精确、可靠的模拟数据源，并进一步提高了系统的应用性。
附图说明
图1为本发明一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统的流程示意图；
图中标号所示：
1、第一SD卡，2、第二SD卡，3、第一单片机，4、第二单片机，5、整车控制器，6、上位机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统，包括用于储存INS数据的第一SD卡1、用于储存GNSS数据的第二SD卡2、基于嵌入式处理器的GNSS信号发送模块、基于嵌入式处理器的INS信号发送模块、用于组合导航的整车控制器5、上位机6。
硬件连接：用于储存INS数据的第一SD卡1通过第一单片机3的SDIO通信接口连接第一单片机3；用于储存GNSS数据的第二SD卡2通过第二单片机4的SDIO通信接口连接第二单片机4，第一单片机3通过CAN1总线连接整车控制器5，第二单片机4通过CAN2总线连接整车控制器5，整车控制器5连接上位机6。
进行在环仿真之前，需要利用上位机6将离线的GNSS和INS数据按照下述格式分别存入第一SD卡1、第二SD卡2内：
对于第一SD卡1：用两个txt文件储存INS数据作为整车控制器5所收到的模拟INS的数据源，上述第一个txt文件中，一行数据分别是：X轴加速度低位数据、X轴加速度高位数据、Y轴加速度低位数据、Y轴加速度高位数据、Z轴加速度低位数据、Z轴加速度高位数据；上述第二个txt文件中，一行数据分别是：X轴加速度增量低位数据、X轴加速度增量高位数据、Y轴加速度增量低位数据、Y轴加速度增量高位数据、Z轴加速度增量低位数据、Z轴加速度增量高位数据。
对于第二SD卡2：用两个txt文件储存GNSS数据作为整车控制器5所收到的模拟GNSS的数据源，上述第一个txt文件中，一行数据分别是：CourseAngle、HeadingAngle、PitchAngle、Velocity、Latitude_Dec、Latitude_Int、Longitude_Dec、Longitude_Int、Altitude、HDOP、ReceiveFlag；上述第二个txt文件中，一行数据分别是：HightRMS、LatitudeRMS、LongtitudeRMS、Quality、Status、PossNum、PseudorangeRMS、VDOP、Fixmode。
其次，在进行硬件仿真之前，需要向第一单片机3、第二单片机4分别刷写相应程序：通过SDIO程序读取第一SD卡1、第二SD卡2上的txt文件，并将数据利用中断通过CAN通信接口发送出去。
完成所有硬件接线后，给整车控制器5供电，将上位机6的采集程序开启。将第一单片机3和第二单片机4同时供电。上电后，第一单片机3通过SDIO通信接口读取第一SD卡1储存的txt文件，从而读取txt文件所储存的INS数据，第一单片机3利用定时器中断的方式向CAN1总线发送包含INS数据的CAN报文。第二单片机4通过SDIO通信接口读取第二SD卡2储存的txt文件，从而读取txt文件所储存的GNSS数据，第二单片机4利用定时器中断的方式向CAN2总线发送包含GNSS数据的CAN报文。
整车控制器5通过CAN1总线与第一单片机3通信，获得模拟INS数据；通过CAN2总线与第二单片机4通信，获得模拟GPS数据；当CAN1总线、CAN2总线接收信号的时间分别近似为第一单片机3、第二单片机4产生中断时间时，判断该时刻达到了对整车控制器5的真实工作环境的模拟效果。整车控制器5利用GNSS数据及GPS数据进行组合导航运算，将定位结果输出至上位机6，从而完成控制器的在环仿真。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统，其特征在于，该系统包括用以储存INS数据的第一SD卡(1)、用以储存GNSS数据的第二SD卡(2)、第一单片机(3)、第二单片机(4)、基于嵌入式处理器的GNSS信号发送模块、基于嵌入式处理器的INS信号发送模块、用以组合导航的整车控制器(5)以及上位机(6)，所述的第一SD卡(1)通过第一单片机(3)的SDIO通信接口连接第一单片机(3)，所述的第二SD卡(2)通过第二单片机(4)的SDIO通信接口连接第二单片机(4)，所述的第一单片机(3)通过CAN1总线与整车控制器(5)连接，所述的第二单片机(4)通过CAN2总线与整车控制器(5)连接，所述的整车控制器(5)与上位机(6)连接；
所述的第一SD卡(1)储存txt格式的INS数据，所述的第一单片机(3)通过SDIO通信接口读取第一SD卡(1)储存的txt文件，进而读取所储存的INS数据；所述的第二SD卡(2)储存txt格式的GNSS数据，所述的第二单片机(4)通过SDIO通信接口读取第二SD卡(2)储存的txt文件，进而读取所储存的GNSS数据；所述的第一单片机(3)模拟真实的INS的数据速率，并向连接整车控制器(5)的CAN1总线发送INS报文；所述的第二单片机(4)模拟真实的GNSS的数据速率，并向连接整车控制器(5)的CAN2总线发送GNSS报文；整车控制器(5)根据CAN1、CAN2总线接收的数据进行组合导航在线解算；上位机(6)采集整车控制器(5)组合导航解算的结果，完成仿真。
2.根据权利要求1所述的一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统，其特征在于，所述的第一SD卡(1)采用两个txt文件储存INS数据，其中第一个txt文件中，一行数据分别为：X轴加速度低位数据、X轴加速度高位数据、Y轴加速度低位数据、Y轴加速度高位数据、Z轴加速度低位数据、Z轴加速度高位数据；第二个txt文件中，一行数据分别为：X轴加速度增量低位数据、X轴加速度增量高位数据、Y轴加速度增量低位数据、Y轴加速度增量高位数据、Z轴加速度增量低位数据、Z轴加速度增量高位数据。
3.根据权利要求2所述的一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统，其特征在于，所述的第二SD卡(2)采用两个txt文件储存GNSS数据，其中第一个txt文件中，一行数据分别为：CourseAngle、HeadingAngle、PitchAngle、Velocity、Latitude_Dec、Latitude_Int、Longitude_Dec、Longitude_Int、Altitude、HDOP、ReceiveFlag；第二个txt文件中，一行数据分别为：HightRMS、LatitudeRMS、LongtitudeRMS、Quality、Status、PossNum、PseudorangeRMS、VDOP、Fixmode。
4.根据权利要求3所述的一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统，其特征在于，所述的第一单片机(3)通过SDIO通信接口读取第一SD卡(1)储存的txt文件，进而读取txt文件所储存的INS数据，所述的第一单片机(3)利用定时器中断的方式向CAN1总线发送包含INS数据的CAN报文。
5.根据权利要求4所述的一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统，其特征在于，所述的第二单片机(4)通过SDIO通信接口读取第二SD卡(2)储存的txt文件，进而读取txt文件所储存的GNSS数据，第二单片机(4)利用定时器中断的方式向CAN2总线发送包含GNSS数据的CAN报文。
6.根据权利要求5所述的一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统，其特征在于，整车控制器(5)接收CAN1、CAN2总线信号后，通过解析CAN1和CAN2的报文信息，获取GNSS、INS数据作为组合导航算法的输入。
7.根据权利要求6所述的一种GNSS/INS组合导航控制器的在环仿真系统，其特征在于，该系统的仿真步骤为：
1)在上位机(6)中，将储存INS数据的txt文件拷贝至第一SD卡(1)中，并将储存GNSS数据的txt文件拷贝至第二SD卡(2)中；
2)将第一单片机(3)及第二单片机(4)同时上电，第一单片机(3)读取第一SD卡(1)中的INS数据，并将数据储存在第一单片机(3)的寄存器中，第二单片机(4)读取第二SD卡(2)的GNSS数据，并将数据储存在第二单片机(4)的寄存器中；
3)第一单片机(3)通过定时中断的方式发送包含INS数据的CAN报文至CAN1总线，同时第二单片机(4)通过定时中断的方式发送包含GNSS数据的CAN报文至CAN2总线；同时，整车控制器(5)接收CAN1总线、CAN2总线的数据，解析获取GNSS、INS数据，并输入至组合导航算法，组合导航算法输出结果至上位机(6)。
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