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无人驾驶汽车MEMS惯导系统

日期:2020-11-20 类别: 阅读:5514 (来源:互联网)

由于MEMS惯性导航系统具有体积小、功耗低、重量轻、成本低等特点,广泛应用于无人机、无人驾驶汽车、船舶、机器人等领域。目前,配备在无人船上的传感器主要有GPS、MEMS惯导系统和避障雷达等。采用惯性传感器和测距仪的轮式机器人导航时,MEMS惯性传感器能提供精确的姿态角,而由于轮子滑行等因素对惯性导航和测距仪的影响,目前大多数采用视觉导航和MEMS惯性导航组合导航,通过扩展Kalman滤波算法进行数据融合,以提高系统精度。

无人驾驶飞行器、无人驾驶车辆、无人驾驶船舶、无人驾驶机器人等典型无人系统的智能自主控制是目前自动控制领域的研究热点,也是提高自主智能的核心技术。BQ24080DRCR利用相应的自主导航系统获取无人驾驶系统自身的位置、速度和姿态信息,是实现无人驾驶系统智能自主控制的必要技术保障。惯导技术包括无线电导航、地形匹配导航、惯导、卫星导航、磁力导航和视觉导航等,其中无需依赖外界信息的惯导技术是目前实现无人系统自主导航最有力的技术手段。

惯性导航系统的应用与发展。

由于MEMS惯性导航系统具有体积小、功耗低、重量轻、成本低等特点,广泛应用于无人机、无人驾驶汽车、船舶、机器人等领域。

一、无人驾驶飞机

近年来,微型小型无人机在军事和民用领域中的应用日益广泛,而其航姿测控系统则是实现无人机自身定位及定位问题的关键所在。它主要由GPS天线、GPS接收板、捷联磁敏传感器、惯性测量装置、高度空速传感器和调节装置组成。无人飞行器姿态的精度直接决定了传感器的精度,通过导航算法,传感器采集的数据可以计算出无人机的姿态信息。当前无人飞行器导航主要采用MEMS惯导系统和GPS相结合的方法,既能提高系统精度,又能缩短初始对准时间。目前无人机上的导航系统精度都是消费级的,比如InvensenseMP6500的精度是2°/s,随着MEMS设备精度的提高和成本的降低,无人机未来的导航精度也会提高。

二、无人车场

无人机通过车载传感器感知外部环境,获取车辆的位置、姿态和障碍物等信息,实现对车辆的速度、转向、起停等的控制。现在谷歌、百度等公司正在开发无人驾驶汽车,并且已经开始了道路试验。由于无人驾驶汽车行走在高楼下,GPS被遮挡,无法正常工作,无人驾驶汽车所搭载的惯性导航系统在短时间内的精度能够满足汽车自主前进的需要。汽车MEMS无人MEMS惯导系统,一般对精度要求很高。

三、无人船场

因边界巡逻、水质探测等任务采用常规舰船装备,且费用昂贵,使无人船技术得到了快速发展。无人船位置姿态信息的获取是实现无人船自主作业的重要前提。目前,配备在无人船上的传感器主要有GPS、MEMS惯导系统和避障雷达等。随着MEMS惯导系统精度的不断提高,惯导系统在无人驾驶船舶位置姿态信息的获取方面起到了重要作用。无人船MEMS惯导系统,可满足一般消费级中低精度要求。

四、机器人领域

行动机器人是一种自动装置,可以在固定或时变的环境下自动工作。近几年被广泛应用于服务、家庭和工业领域。在应用上,轮式机器人和无人汽车一样,都是通过视觉摄像机、MEMS惯性传感器、激光雷达和里程计等传感器采集数据进行导航。轮式机器人在国内高校也较早开展了研究工作。采用惯性传感器和测距仪的轮式机器人导航时,MEMS惯性传感器能提供精确的姿态角,而由于轮子滑行等因素对惯性导航和测距仪的影响,目前大多数采用视觉导航和MEMS惯性导航组合导航,通过扩展Kalman滤波算法进行数据融合,以提高系统精度。

五、其他方面

除上述领域外,MEMS惯性传感器还应用于手机、平板电脑、游戏机、照相机、VR眼镜等电子设备以及单兵室内定位导航。消防队员在高层建筑灭火时以及行进中的老年人在家中的人身安全是当前社会普遍关注的问题,如果将MEMS惯性导航系统设置为对探测者进行导航,就能实时获取位置姿态信息,从而提高被监测人的安全保障程度。利用MEMS惯导系统进行室内人员定位的方法大致有以下几种:一种是利用MEMS加速度计检测到人员的步态,然后通过磁力计检测到人员的移动方向,从而实现室内人员的定向定位。另一个方法是将两个或多个MEMS惯导系统安装在人的脚和腰的位置上,并通过多个MEMS惯导系统的修正方法进行定位。