Теория и применение высокая точность позиционирования

Ожидается закончить чтение за 12 минут

От мобильного интернета для Интернета вещей расположение является базовой и необходимой информации, но от рафинированного требования промышленности, только высшее точность определения местоположения информация может принести более высокую ценность, человек может больше точно знать положение вещей, знают конкретные места людей, и более эффективно управлять предприятиями, персонала или материалов. Например, чтобы обеспечить личной безопасности строительства тоннелей персонала, чтобы помочь тюрьмы построить глобальную платформу и визуальное наблюдение; улучшить обеспечение безопасности эффективность нефтехимической промышленности; для содействия повышению интеллектуального руководство строительным участком.

Однако, вышеуказанные отрасли высокая требования на ультра-высокая точность позиционирования, большая емкость, низкая задержка и высокая скорость обновления.

Расположение и навигационные технологии ответственные за предоставление информации в режиме реального времени движения носителя (например, автономного транспортного средства), в том числе положение перевозчик, скорость, позиция, ускорение, угловая скорость, и т. д. Автопилот часто принимает мульти-датчиков позиционирование. Этот документ в основном представляет применение ИМС в автоматическом вождение позиционирования.

Принцип работы высокой точности позиционирования

На уровне восприятия беспилотных транспортного средства, важность позиционирования очевидна. Беспилотный автомобиль должен знать свою точную позицию по отношению к окружающей среде, и быть не может более 10см ошибки в позиционировании здесь.

GPS может обеспечить абсолютное позиционирование измеритель уровня для автомобилей, дифференциальной GPS или RTK GPS может обеспечить абсолютную позиционирование сантиметрового уровня для автомобилей, но не все разделы могут получить хорошие GPS сигналы во все времена. Таким образом, в области автоматического вождения, выход РТК GPS-это, как правило, интегрированы с датчиков IMU и автомобиля (такие как колесо спидометра, датчика угла поворота рулевого колеса, и т. д.).

Полное наименование иму является инерциальной единица измерения, которая обычно состоит из гироскопа и алгоритм акселератора блок обработки. Путем измерения ускорения и угла поворота, мы можно сделать самостоятельно отслеживать движение. Мы называем традиционной иду и системы в сочетании с кузова автомобиля, GPS и другой информации, синтеза алгоритмов как обобщенный иму для автоматического вождения.

Появление этой технологии составляет отсутствия По GPS позиционирование и оба дополняют друг друга, позволяя автопилоте получить наиболее точную информацию о местоположении. В настоящее время наиболее широко используется позиционирование способ беспилотного автомобиля является интеграция глобальной системы позиционирования (GPS) и инерциальной навигационной системы (ИНС).

Интегрированный навигация предполагает комплексное преобразование системы координат, которая требует начальной калибровки инерциальной навигационной системы. Как правило, справочные системы навигации (например, ГЛОНАСС) используется, чтобы дать инерциальной система навигации начальное значение положения (цель заключается в создании начальная матрица преобразования координат из географической системы координат и земной системе координат) и начальное значение скорости; первоначальный отношение угла (выход иму) получается значение измерения иму сам или с помощью измерительного прибора (инклинометра или двойной горизонт высокоточные GPS-ориентирование системы) относительно текущего отношения угол горизонтальной навигационной системы координат, также известный как Эйлер угол, инициализирует кватернион и матрицу трансформации координат.

Для системы позиционирования внутри помещений, в индивидуальные местной системе прямоугольных координат (как правило, определенный угол области позиционирования выбран в качестве источника, линию границы в качестве X-ось, правая критерий определяет ось Y, а по вертикальной земле вертикальной оси Z) используется в качестве навигационной системы координат. Потому что оба системы прямоугольных координат, но происхождение и направление системы координат разные, перемещения происхождения и вращение оси необходимо, чтобы первоначальное согласование тоже не требуется. После первоначального выравнивания, процесс расчета модулей запускается, кватернионов и отношение матрица преобразования обновляются, прочитав измерения угловой скорости стоимость иму, и тогда скорость и положение обновляются. Наконец, скорость и положение могут быть преобразованы в другие целевые системы координат для выражение, например, долготы и широты координата Хайленд система ГНСС .

Методом высокой точности позиционирования

Для того, чтобы соответствовать требованиям автопилот для навигации и позиционирования, принял следующие методы:

Инерциальная навигация ИНС

В настоящее время широко используются инерционные единицы измерения (иду) для автоматического вождения можно разделить на две категории в зависимости от точности: первая категория основывается на волокна оптического гироскопа (ВОГ) иму, который характеризуется высокой точностью, а также высокая стоимость, и обычно применяется для сопоставления транспортных средств, приобретение с высокой требования к точности. Второй тип-иму на основе микроэлектромеханических устройств, которое характеризуется небольшой объем, низкая стоимость, сильная относящая к окружающей среде приспособляемостьь, но недостатком является большой ошибкой. Если он используется в автоматического вождения транспортного средства, он должен пройти через более сложные обработки. Для того, чтобы получить навигации и позиционирования выходного от исходных данных иму, в системы позиционирования должен решить грехи, которая включает в себя следующие четыре модули:

1. Получить информацию отношение к интегрирование угловой скорости выходной информации гироскопа

2. Удельной силы акселерометр вывод, который изменил отношение информации, и навигация система координат получен от перевозчика система координат

3. Выполнять расчет силы тяжести, вредных ускорение, скорость вращения Земли и других расчет компенсации

4. Узнать скорость и положение от ускорения информационная интеграция

Однако, следует отметить, что выход ошибка вызвана процессом интеграции будет накапливаться в рабочее время

Существует два способа для автоматического вождения получить информацию колеса: внешние и внутренние.

Характеристика внешнего колеса датчик состоит в том, что разрешение и точность очень высоки, недостатком является что структура является сложной, надежность трудно гарантировать, и он вообще больше подходит для приобретения карте средствами. Характеристика встроенный датчик колеса заключается в том, что нет необходимости для внешнего оборудования. Недостатком является то, что точность низкая и ошибки большие. Если это используется для автоматического управления транспортными средствами, он должен пройти несколько обработки. Независимо от того, какой путь будет принят, датчик частоты вращения колеса является очень важным для системы позиционирования.

Ограничения движения в сочетании с транспортного средства движения характеристики

Такого рода ограничение движения может обеспечить что в крайних случаях, результаты позиционирования автономного транспортного средства не производить большие ошибки.

Применение в беспилотных вождения

Существуют различные методы автоматической управляя позиционирования, и датчики тоже разные. Поэтому автопилот часто принимает мульти-датчик позиционирования фьюжн. Мультисенсорная позиционирование фьюжн, как правило, включает следующие части:

· Предобработки данных: в том числе инерциальная навигационное решение Контроль качества ГНСС, лидар компенсации погрешностей данных, расчет на датчик частоты вращения колеса, онлайн-оценке и компенсации.

· Подбор и позиционирование на основе лидарных данных и высокоточную карту.

· Четыре базовых модуля:

1. ZUPT / zihr / НХК, движение транспортного средства сдержанность часть

2. Выравнивание ИНС

3. Интегрированный, совмещенный

4. ПИИ, обнаружение неисправностей и изоляции

· Безопасности, связанных модулей: целостность контроль всех выходов.

В настоящее время широко используется навигации и способ оптимизации позиционирования по-прежнему базируется на традиционных Кальмана фильтр, оптимизация, индекс которого является сведение к минимуму государственного отклонений. Как правило, для построения модели фильтра Калмана, первый шаг заключается в выборе переменных состояния. В настоящее время государство оценка в основном базируется на ошибки параметр навигации и датчиков ошибки. Затем, через один-шаг прогнозирования и измерения обновление, уравнение состояния может быть рекурсивными в домен времени. Кроме того, есть много традиционных методов программного обеспечения для диагностики неисправностей и изоляции системы позиционирования, такие как Чи обнаружения квадрат и т. д., с другой стороны, это могут быть реализованы за счет избыточности аппаратных средств. Например, с несколькими ГНСС / Иму установка системы может достигнуть Multi-датчика избыточности с избыточность программного обеспечения для анализа и повышения надежности.

промышленность

По разным сценариям, мобильных телефон позиционирования, подсчета количества движущихся часов и позиционирование высокая точность автоматического вождения транспортного средства имеют различные требования для точность иму, и точность высока, что означает, что цена высока.

Более точный Имус будет использоваться для ракет или космических кораблей. Для того, чтобы достичь более высокой точности иму, многие производители будут добавлять магнитометры на основе трех акселерометров и трех гироскопов. В целях повышения надежности, несколько увеличат количество датчиков