CN111397575A - 一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置，包括电子罗盘，电子罗盘采集汽车的地磁偏向角；陀螺仪，陀螺仪采集汽车的加速度、车上温度以及转向的角速度；微控制器MCU，微控制器MCU通过IIC通讯的方式获取电子罗盘以及陀螺仪采集到的汽车地磁偏向角、加速度、角速度以及环境温度，并通过计算得到汽车航向角、翻滚角以及俯仰角等信息；CAN通讯模块，微控制器通过CAN通讯模块将信息发送到汽车决策层。本装置的作用是配合GPS以及车上障碍传感器进行更安全的无人驾驶。
Description
技术领域
本发明涉及无人驾驶领域，是一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置。
背景技术
随着科技的发展，汽车行业正在迎来一次重大变革，而这场变革的源头就是无人驾驶技术。对于无人驾驶来说，路径的选择尤为重要，而路径的选择，依靠的不仅仅是越来越精确的地图，因为对于同样的路径，不同的车体姿态，需要进行不同的判断。尤其是面对障碍物的时候，汽车的姿态更是重中之重，但是传统的GPS技术只能检测到车辆位置，无法对车身的姿态做出检测。因此，迫切需要一种能够反映汽车自身姿态的装置来配合地图以及其它车上障碍检测传感器来进行更加精准的无人驾驶。
发明内容
为了解决传统GPS无法检测到无人驾驶汽车实时行驶姿态的问题，本发明提供了一种集成了电子罗盘与陀螺仪的装置，以微控制器为核心，通过采集汽车的地磁偏向角度，配合陀螺仪的加速度、角速度、温度，并进行一系列运算得出车体姿态的信息。
本发明通过以下方案得以实现。
包括：
电子罗盘，采集汽车的地磁偏向角；
陀螺仪，采集汽车的加速度、车上温度以及转向的角速度；
微控制器MCU，通过IIC通讯的方式获取电子罗盘以及陀螺仪采集到的汽车地磁偏向角、加速度、角速度以及环境温度，并通过计算得到汽车航向角、翻滚角以及俯仰角信息；
CAN通讯模块，微控制器通过CAN通讯模块将信息发送到汽车决策层。
上述的一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置，其中：陀螺仪选用InvenSense的MPU6050，集成3轴陀螺仪和3轴加速度计的运动处理传感器。
上述的一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置，其中：电子罗盘选用霍尼韦尔HMC5883L，采用了各向异性磁阻技术并附带霍尼韦尔表贴封装高集成模块。
上述的一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置，其中：CAN通讯模块采用的是MCP2515芯片，是SPI转CAN通信模块，支持CAN 2.0B协议。
上述的一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置，其中：
微控制器通过IIC通讯的方式读取HMC5883L的数据寄存器，直接得到X、Y、Z平面的偏转角度；
陀螺仪采集到的汽车X、Y、Z三个方向的加速度与角速度，以及当前所处的环境温度，陀螺仪采用IIC通讯的方式与微控制器进行信息的交互，然后微控制器通过读取陀螺仪寄存器并得到加速度、角度和温度数值；
CAN收发模块的功能是将微控制器计算得到的加速度、角速度以及地磁偏向角度以及结合以上信息通过计算得到的俯仰角、横滚角以及航向角信息通过CAN报文发送至汽车控制单元。
算法计算：
加速度：Rx、Ry、Rz分别为x、y、z轴上的加速度；
ADCx、ADCy、ADCz分别为传感器在x、y、z轴上的读数；
加速度灵敏度：传感器数据手册上的参数；
根据读数可求得加速度：R(加速度)＝ADC(读数)/加速度灵敏度；
角速度：ωx、ωy、ωz分别为x、y、z轴上的角速度；
ADCratex、ADCratex、ADCratex分别为传感器在x、y、z轴上的读数；
角速度灵敏度：传感器数据手册上的参数；
根据读数可求得角速度：ω＝ADCrate(读数)/角速度灵敏度；
电子罗盘：从传感器获取的数据直接使用，作为基准坐标轴使用；
有上述的加速度可以求出绝对俯仰角、横滚角和航向角；
俯仰角＝arctan(Rz/Ry)，横滚角＝arctan(Rz/Rx)，航向角＝arctan(Ry/Rx)。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：集成了陀螺仪、电子罗盘、CAN收发模块以及主芯片的车辆姿态检测装置，可以准确的检测到车辆当前的地磁偏向角、加速度、旋转角速度等信息，并通过CAN线发送至汽车决策层。配合GPS以及车上障碍传感器进行更安全的无人驾驶，解决了无人驾驶汽车的车上障碍传感器只是能单纯的感应到汽车周边障碍，无法正确判断车身姿态从而导致无法正确选择最佳避障路径的问题。
附图说明
图1为车辆姿态检测装置与汽车配合示意图。
图2为车辆姿态检测装置模块的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
包括三个模块，分别为由MCP6050芯片及其周边电路组成的采集加速度、角速度以及温度的陀罗仪、由HMC5883及周边电路组成的采集车辆磁场偏转角度的电子罗盘、由MCP2515组成的负责与汽车整车控制器通信的CAN收发模块以及由微控制器STC 15W4K32S4及其周边电路组成的信息处理单元。
电子罗盘的功能是采集车辆的实时磁场偏转角度，电子罗盘采用了霍尼韦尔HMC5883L，这是一种采用了各向异性磁阻(AMR)技术并附带霍尼韦尔专利的表贴封装高集成模块，在本装置中，微控制器通过IIC通讯的方式读取HMC5883的数据寄存器，并通过一系列算法，得到汽车X、Y、Z平面的偏转角度。
陀螺仪的功能是采集到的汽车X、Y、Z三个方向的加速度与角速度，以及当前所处的环境温度。陀螺仪采用了InvenSense的MPU6050，这是一款集成了3轴陀螺仪和3轴加速度计的运动处理传感器，和电子罗盘相同，陀螺仪同样采用了IIC通讯的方式与微控制器进行信息的交互，然后微控制器通过一系列的算法得到陀螺仪中的加速度、角速度和温度数值。
CAN收发模块的功能是将微控制器计算得到的加速度、角速度以及地磁偏向角度以及结合以上信息通过计算得到的俯仰角、横滚角以及航向角等信息通过CAN报文发送至汽车控制单元。
算法计算：
加速度：Rx、Ry、Rz分别为x、y、z轴上的加速度；
ADCx、ADCy、ADCz分别为传感器在x、y、z轴上的读数；
加速度灵敏度：传感器数据手册上的参数；
根据读数可求得加速度：R(加速度)＝ADC(读数)/加速度灵敏度；
角速度：ωx、ωy、ωz分别为x、y、z轴上的角速度；
ADCratex、ADCratex、ADCratex分别为传感器在x、y、z轴上的读数；
角速度灵敏度：传感器数据手册上的参数；
根据读数可求得角速度：ω＝ADCrate(读数)/角速度灵敏度；
电子罗盘：从传感器获取的数据直接使用，作为基准坐标轴使用；
有上述的加速度可以求出绝对俯仰角、横滚角和航向角；
俯仰角＝arctan(Rz/Ry)，横滚角＝arctan(Rz/Rx)，航向角＝arctan(Ry/Rx)。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (5)
1.一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置，其特征在于：
包括：
电子罗盘，采集汽车的地磁偏向角；
陀螺仪，采集汽车的加速度、车上温度以及转向的角速度；
微控制器MCU，通过IIC通讯的方式获取电子罗盘以及陀螺仪采集到的汽车地磁偏向角、加速度、角速度以及环境温度，并通过计算得到汽车航向角、翻滚角以及俯仰角信息；
CAN通讯模块，微控制器通过CAN通讯模块将信息发送到汽车决策层。
2.如权利要求1所述的一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置，其特征在于：陀螺仪选用InvenSense的MPU6050，集成3轴陀螺仪和3轴加速度计的运动处理传感器。
3.如权利要求1所述的一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置，其特征在于：电子罗盘选用霍尼韦尔HMC5883L，采用了各向异性磁阻技术并附带霍尼韦尔表贴封装高集成模块。
4.如权利要求1所述的一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置，其特征在于：CAN通讯模块采用的是MCP2515SPI转CAN通信模块，支持CAN2.0B协议。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种无人驾驶汽车的车体姿态检测装置，其特征在于：
微控制器通过IIC通讯的方式读取HMC5883L的数据寄存器，并通过一系列算法，得到汽车X、Y、Z平面的偏转角度；
陀螺仪采集到的汽车X、Y、Z三个方向的加速度与角速度，以及当前所处的环境温度，陀螺仪采用IIC通讯的方式与微控制器进行信息的交互，然后微控制器通过一系列的算法得到陀螺仪中的加速度、角速度和温度数值；
CAN收发模块的功能是将微控制器计算得到的加速度、角速度以及地磁偏向角度以及结合以上信息通过计算得到的俯仰角、横滚角以及航向角信息通过CAN报文发送至汽车控制单元；
算法计算：
加速度：Rx、Ry、Rz分别为x、y、z轴上的加速度；
ADCx、ADCy、ADCz分别为传感器在x、y、z轴上的读数；
加速度灵敏度：传感器数据手册上的参数；
根据读数求得加速度：R(加速度)＝ADC(读数)/加速度灵敏度；
角速度：ωx、ωy、ωz分别为x、y、z轴上的角速度；
ADCratex、ADCratex、ADCratex分别为传感器在x、y、z轴上的读数；
角速度灵敏度：传感器数据手册上的参数；
根据读数求得角速度：ω＝ADCrate(读数)/角速度灵敏度；
电子罗盘：从传感器获取的数据直接使用，作为基准坐标轴使用；
上述的加速度求出绝对俯仰角、横滚角和航向角；
俯仰角＝arctan(Rz/Ry)，横滚角＝arctan(Rz/Rx)，航向角＝arctan(Ry/Rx)。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101178615A (zh) * | 2007-12-12 | 2008-05-14 | 美新半导体（无锡）有限公司 | 姿态及运动感应系统及使用该系统的便携式电子设备 |
| CN103192958A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-07-10 | 中国科学院自动化研究所北仑科学艺术实验中心 | 船舶姿态显示装置及控制方法 |
| CN104503466A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-04-08 | 北京健德乾坤导航系统科技有限责任公司 | 一种微小型无人机导航装置 |
| CN204329973U (zh) * | 2014-12-25 | 2015-05-13 | 深圳市铭之光电子技术有限公司 | 一种汽车运行姿态的动态测量装置 |
| CN105509740A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-20 | 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 | 一种农业机械车辆姿态测量方法及测量模块 |
| CN110345940A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-10-18 | 深圳市中智车联科技有限责任公司 | 用于规范共享单车停放姿态和方向的方法及其车锁 |
| CN110986944A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-04-10 | 西安羚控电子科技有限公司 | 一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101178615A (zh) * | 2007-12-12 | 2008-05-14 | 美新半导体（无锡）有限公司 | 姿态及运动感应系统及使用该系统的便携式电子设备 |
| CN103192958A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-07-10 | 中国科学院自动化研究所北仑科学艺术实验中心 | 船舶姿态显示装置及控制方法 |
| CN204329973U (zh) * | 2014-12-25 | 2015-05-13 | 深圳市铭之光电子技术有限公司 | 一种汽车运行姿态的动态测量装置 |
| CN104503466A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-04-08 | 北京健德乾坤导航系统科技有限责任公司 | 一种微小型无人机导航装置 |
| CN105509740A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-20 | 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 | 一种农业机械车辆姿态测量方法及测量模块 |
| CN110345940A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-10-18 | 深圳市中智车联科技有限责任公司 | 用于规范共享单车停放姿态和方向的方法及其车锁 |
| CN110986944A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-04-10 | 西安羚控电子科技有限公司 | 一种舰载侦察较射无人机舰船姿态识别方法 |
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