CN211012986U - 一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统 - Google Patents
一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，属于无人车导航技术领域。本实用新型设于无人车上，包括惯性传感器、信息处理模块、显示设备；惯性传感器用于测量无人车的运动信息，再通过信息处理模块对运动信息进行处理得出无人车的姿态角、位移及速度信息，并通过显示设备进行显示。本实用新型采用惯导技术可以提高无人自主巡航车的即时反应能力与导航精度,进行任务的布置和航迹规划,通过控制各执行机构使无人巡航车在没有外界操纵的情况下实现自主行车,完成各种的行车任务,使无人巡航车的行车变得更加稳定和准确。
Description
技术领域
本实用新型属于无人车导航技术领域，特别是涉及一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统。
背景技术
无人车也叫智能车辆,是一种移动机器人,它涉及到导航定位及计算机技术等众学科的前沿研究领域。无人自主探测车的研究是在移动机器人研究的基础上发展起来的。移动机器人技术是随着很多技术的进步而发展的，如计算机技术、微电子技术、软件技术等相关领域，机器人的发展水平可以说甚至代表着一个国家的综合实力。无人自主巡航车是移动机器人的一种。它是自动控制理论、物联网技术与技术和动力学理论相结合的一个研究性课题，可以在各种体面环境线得到应用。由于它具有体积小、攀爬能力强的特点，将会在复杂地形观测及数据测量上有广泛的应用前景。无人巡航车作为一种常见的小型无人车，其导航系统一般会采用GPS技术，这种技术通过卫星对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导，但是这种技术通常用于室外远距离的跟踪和制导，其精度受控制周围的环境影响较大，会降低对无人车的导航准确度。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有的技术具有无法提高无人自主巡航车的即时反应能力与导航精度,使无人巡航车的行车变得更加稳定和准确的问题。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术解决方案：
一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，设于无人车上，包括惯性传感器、信息处理模块、显示设备；所述惯性传感器用于测量无人车的运动信息，再通过信息处理模块对运动信息进行处理得出无人车的姿态角、位移及速度信息，并通过显示设备进行显示。
进一步的，本实用新型所提出的一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，所述惯性传感器包括加速度计、陀螺仪；所述运动信息包括加速度信息、姿态航向信息；所述加速度计用于采集无人车的加速度信息并传输至信息处理模块；所述陀螺仪用于采集无人车的姿态航向信息并传输至信息处理模块。
进一步的，本实用新型所提出的一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，所述信息处理模块包括姿态基准处理单元、坐标处理单元、导航处理单元、姿态角处理单元、误差补偿处理单元；所述误差补偿处理单元用于对加速度信息、姿态航向信息进行误差修正并将修正后的加速度信息、姿态航向信息传输至姿态基准处理单元；所述姿态基准处理单元利用加速度信息、姿态航向信息处理得到载体坐标系信息并将载体坐标系信息传输至坐标处理单元；另将姿态航向信息传输至姿态角处理单元；所述坐标处理单元将载体坐标系信息处理得到导航坐标系信息并将导航坐标系信息传输至导航处理单元；所述导航处理单元将导航坐标系信息和旋转速率信息传输至姿态基准处理单元进行处理得到位移及速度信息；所述姿态角处理单元将姿态航向信息处理得到姿态角信息。
进一步的，本实用新型所提出的一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，所述陀螺仪采用ADXRS450型号的陀螺仪。
进一步的，本实用新型所提出的一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，所述加速度计采用LSM320HAY30型号的3D数字线性加速度传感器。
进一步的，本实用新型所提出的一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，所述显示设备采用LED显示屏。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本实用新型采用惯导技术可以提高无人自主巡航车的即时反应能力与导航精度,进行任务的布置和航迹规划,通过控制各执行机构使无人巡航车在没有外界操纵的情况下实现自主行车,完成各种的行车任务,使无人巡航车的行车变得更加稳定和准确。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1所示，本实用新型公开了一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，设于无人履带车上，包括惯性传感器、信息处理模块、显示设备；惯性传感器用于测量无人车本体的运动信息，再通过信息处理模块对运动信息进行处理得出无人车本体的姿态角、位移及速度信息，并通过显示设备进行显示。
惯性传感器包括加速度计、陀螺仪；运动信息包括加速度信息、姿态航向信息；加速度计用于采集无人履带车的加速度信息并传输至信息处理模块；陀螺仪用于采集无人履带车的姿态航向信息并传输至信息处理模块。
信息处理模块包括姿态基准处理单元、坐标处理单元、导航处理单元、姿态角处理单元、误差补偿处理单元；误差补偿处理单元用于对加速度信息、姿态航向信息进行误差修正并将修正后的加速度信息、姿态航向信息传输至姿态基准处理单元；姿态基准处理单元利用加速度信息、姿态航向信息处理得到载体坐标系信息并将载体坐标系信息传输至坐标处理单元；另将姿态航向信息传输至姿态角处理单元；坐标处理单元将载体坐标系信息处理得到导航坐标系信息并将导航坐标系信息传输至导航处理单元；导航处理单元将导航坐标系信息和旋转速率信息传输至姿态基准处理单元进行处理得到位移及速度信息；姿态角处理单元将姿态航向信息处理得到姿态角信息。
陀螺仪采用ADXRS450型号的陀螺仪。加速度计采用LSM320HAY30型号的3D数字线性加速度传感器。显示设备采用LED显示屏。
本实用新型工作时，ADXRS450型号的陀螺仪采集无人履带车的姿态航向信息并将姿态航向信息发送至误差补偿处理单元，LSM320HAY30型号的3D数字线性加速度传感器采集无人履带车加速度值并将加速度值发送至误差补偿处理单元。误差补偿处理单元将在原本的加速度值的基础上，通过互补滤波算法，引入加速度校正量，与原加速度线性叠加得到融合后修正的加速度值，继而通过积分运算推导出速度、加速度的修正值。误差补偿处理单元将利用卡尔曼滤波器将陀螺仪采集的姿态航向信息和加速度计采集的加速度信息进行融合，增加了外部参考来对误差进行修正。修正后的加速度信息、姿态航向信息传输至姿态基准处理单元。
姿态基准处理单元用来利用姿态航向信息将加速度计测得的加速度信息换算为全局参考的载体坐标系信息，姿态基准处理单元利用加速度信息、姿态航向信息处理得到载体坐标系信息并将载体坐标系信息传输至坐标处理单元；另将姿态航向信息传输至姿态角处理单元；姿态基准计算利用方向余弦矩阵将载体坐标系信息转换成导航坐标系信息。坐标处理单元将载体坐标系信息处理得到导航坐标系信息并将导航坐标系信息传输至导航处理单元；导航处理单元是由方向余弦矩阵通过导航系比例分量来进行导航计算的，导航处理单元将导航坐标系信息和旋转速率信息传输至姿态基准处理单元进行处理得到位移及速度信息；导航处理单元将导航坐标和旋转速率传输至姿态基准计算部分进行计算，用来在对重力加速度进行补偿得到全局加速度，全局加速度的一次积分得到速度，二次积分得到位移。姿态角处理单元将姿态航向信息处理得到姿态角信息。姿态角信息包括计算得到的无人履带车的滚动角和倾斜角。
最后导航处理单元将无人履带车的位移及速度信息发送至LED显示屏，姿态角处理单元将无人履带车的滚动角和倾斜角信息送至LED显示屏，车载LED显示屏最终显示无人履带车的位移信息、速度信息、滚动角及倾斜角信息。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，设于无人车上，其特征在于：包括惯性传感器、信息处理模块、显示设备；所述惯性传感器用于测量无人车的运动信息，再通过信息处理模块对运动信息进行处理得出无人车的姿态角、位移及速度信息，并通过显示设备进行显示。
2.根据权利要求1所述的基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，其特征在于：所述惯性传感器包括加速度计、陀螺仪；所述运动信息包括加速度信息、姿态航向信息；所述加速度计用于采集无人车的加速度信息并传输至信息处理模块；所述陀螺仪用于采集无人车的姿态航向信息并传输至信息处理模块。
3.根据权利要求2所述的基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，其特征在于：所述信息处理模块包括姿态基准处理单元、坐标处理单元、导航处理单元、姿态角处理单元、误差补偿处理单元；所述误差补偿处理单元用于对加速度信息、姿态航向信息进行误差修正并将修正后的加速度信息、姿态航向信息传输至姿态基准处理单元；所述姿态基准处理单元利用加速度信息、姿态航向信息处理得到载体坐标系信息并将载体坐标系信息传输至坐标处理单元；另将姿态航向信息传输至姿态角处理单元；所述坐标处理单元将载体坐标系信息处理得到导航坐标系信息并将导航坐标系信息传输至导航处理单元；所述导航处理单元将导航坐标系信息和旋转速率信息传输至姿态基准处理单元进行处理得到位移及速度信息；所述姿态角处理单元将姿态航向信息处理得到姿态角信息。
4.根据权利要求2所述的基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，其特征在于：所述陀螺仪采用ADXRS450型号的陀螺仪。
5.根据权利要求2所述的基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，其特征在于：所述加速度计采用LSM320HAY30型号的3D数字线性加速度传感器。
6.根据权利要求1所述的基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统，其特征在于：所述显示设备采用LED显示屏。
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| CN201921127820.1U CN211012986U (zh) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | 一种基于惯导技术的无人自主巡航车导航系统 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112525190A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-03-19 | 北京紫光展锐通信技术有限公司 | 惯性导航方法及设备 |
| CN114543801A (zh) * | 2020-11-24 | 2022-05-27 | 北京振兴计量测试研究所 | 地面无人平台运动特性检测装置、方法、设备及存储介质 |
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2019
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