teorie a aplikace Vysoká přesnost polohování

očekává se, že dokončí čtení za 12 minut

Z mobilního internetu do internetu věcí je umístění základním a nepostradatelným informacím, ale z rafinovaného průmyslu požadavků na aplikaci, pouze Vyšší umístění přesnostiInformace mohou přinést vyšší hodnotu, lidé mohou přesněji znát umístění věcí, znát konkrétní umístění lidí a lépe spravovat podniky, personál nebo materiály. Pro Příkladem pro zajištění osobní bezpečnosti pracovníků stavebních tunelů, pomáhat věznici vybudovat globální a vizuální dohled Platforma; Zlepšit účinnost bezpečnosti bezpečnosti petrochemického průmyslového průmyslu; Pomoci upgrade inteligentního řízení stavby.

Nicméně, výše uvedená odvětví mají vysoké požadavky na ultra-high Přesnost polohování, velká kapacita, nízká zpoždění a vysoká aktualizace Cena.

Umístění a navigační technologie je zodpovědná za poskytování informací o pohybu v reálném čase dopravce (takový jako autonomní vozidlo), včetně polohy nosiče, rychlosti, postoje, zrychlení, úhlové rychlosti, atd. Autopilot často přijímá způsob multi-senzor Fúze Umístění. Tento Papír zavádí hlavně aplikaci IMU v automatické řízení Umístění.

Pracovní princip s vysokým přesným polohováním

Na úrovni vnímání bezpilotního vozidla je význam polohování samozřejmostí. Bezpilotní vozidlo potřebuje znát svou přesnou polohu ve vztahu k životnímu prostředí a nemůže být více než 10cm Chyba v polohování Zde.

GPS může poskytnout absolutní umístění hladiny měřidla pro vozidla, diferenciální GPS nebo RTK GPS může poskytnout absolutní polohování úrovně centimetrů pro vozidla, ale ne všechny sekce mohou získat dobré signály GPS vůbec časy. Proto v oblasti automatické jízdy, výstup RTK GPS je obecně integrován s senzory IMU a automobilu (takový jako rychloměr kola, senzor úhlu volantu, atd.).

Úplný název IMU je inerciální měřicí jednotka, která se obvykle skládá z gyroskopu, urychlovače a algoritmu zpracování jednotky. Prostřednictvím měření zrychlení a rotačního úhlu, můžeme získat vlastní pohyb. My Zavolejte tradiční IMU a systém v kombinaci s tělem vozidla, GPS a dalšími informačními fúzními algoritmy jako generalizované IMU pro automatické řízení.

Vznik této technologie tvoří nedostatek GPS polohovánía dva doplňují se navzájem, což umožňuje autopilotu získat co nejpřesnější umístění Informace. V současné době je nejrozšířenější metoda polohování bezpilotního vozidla integrací globálního polohovacího systému (GPS) a inerciální navigační systém (INS).

Integrovaná navigaceZahrnuje komplexní transformaci souřadnicového systému, která vyžaduje počáteční kalibraci inerciální navigace systému. Obecně platí, že referenční navigační systém (takový jako GNSS) Používá se k poskytnutí inerciálního navigačního systému počáteční hodnotu polohy (Účelem je stanovení počáteční souřadnicové transformační matice systému geografického souřadnicového systému a souřadnic Země a počáteční rychlost hodnota; počáteční úhel postoje (výstup IMU) Získá se hodnotou měření IMU Samotné nebo měřicím nástrojem (inklinometr nebo dvojitý panorama vysoce přesné Orientace GPS Systém) Vzhledem k aktuálnímu úhlu postoje horizontálního navigačního souřadného systému, také známý jako Euler úhel, inicializuje kvarternion a souřadnicová transformace MATRIX.

Pro Vnitřní polohovací systém, přizpůsobený lokální obdélníkový souřadný systém (obecně určitý úhel polohovací oblasti je vybrán jako původ, hraniční čára jako osa X, pravé kritérium určuje osu Y a vertikální země nahoru jako osa Z) Používá se jako systém navigace systému. Protože Oba jsou obdélníkové souřadnicové systémy, ale původ a směr souřadnicového systému jsou odlišné, je vyžadováno přemístění původu a otáčení osy, takže je také vyžadováno počáteční vyrovnání. Po počátečním zarovnání se spustí proces výpočtu INS, transformační matice Quaternies a postoje jsou aktualizovány čtením úhlové rychlosti měření hodnoty IMU, a pak jsou rychlosti a poloha aktualizována. Konečně, rychlost a pozice mohou být transformovány na další cílové souřadnicové systémy pro expresi, jako je například Sférický souřadný systém podélnosti a zeměpisné šířky GNSS . .

High Přesné polohovací metoda

Aby bylo možné splnit požadavky autopilota pro navigaci a umístění, jsou přijaty následující metody:

Inerciální navigace

V současné době používané inerciální měřicí jednotky (IMU) Pro automatickou jízdu lze rozdělit do dvou kategorií podle Přesnost: První kategorie je založena na optickém gyroskopu (mlha) IMU, který je charakterizován vysokou přesností, ale také vysokou cenou a je obecně aplikován na akviziční vozidla s vysokou přesností požadavky. Druhým typem je IMU na základě zařízení MEMS, která se vyznačuje malým objemem, nízkou cenu, silnou adaptabilitou životního prostředí, ale nevýhoda je velká chyba. Pokud Používá se v automatickém řízení vozidla, musí projít složitějším zpracováním. Za účelem získání navigačního a umístění výstupu z původních dat IMU musí systém polohování vyřešit hříchy, které zahrnuje následující čtyři moduly:

1. Získejte informace o postoji integrací informačních informací o úhlové rychlosti GYRO

2. Specifická síla výstupu akcelerometru se transformuje informace o přístupu a Systémový souřadný systém navigace je získán od systému souřadnice dopravce

3. Proveďte výpočet gravitace, škodlivé zrychlení, rychlost rotace země a další výpočet kompenzace

4. Získejte rychlost a pozici z integrace Informace o zrychlení

Nicméně, to by mělo Poznamenal si, že chyba výstupu způsobená integračním procesem se akumuluje s pracovní dobou

Pro automatickou jízdu můžete získat dvěma způsoby, jak získat informace: externí a vnitřní.

Charakteristika vnějšího senzoru vnějšího kola je, že rozlišení a přesnost jsou velmi vysoké, nevýhoda je, že struktura je složitá, spolehlivost je obtížná zaručit a je obecně vhodnější pro akvizici mapy vozidla. Charakteristika vestavěného senzoru kola je, že není potřeba externího zařízení. Nevýhodou je, že přesnost je nízká a chyba je velký. Pokud Používá se pro automatické řízení vozidel, musí projít více zpracováním. Bez ohledu na to, jaká cesta je přijata, senzor kola je velmi důležitý pro polohování systému.

Omezení pohybu v kombinaci s vlastnostmi pohybu vozidla

Tento Druh omezení pohybu může zajistit, aby v extrémních případech, výsledky polohování autonomního vozidla nebudou produkovat skvělé chyby.

Aplikace v bezpilotní řízení

Existují různé metody automatického řízení jízdních polohování a zapojené senzory jsou také různé. AutoPilot proto často přijímá způsob multi-senzor Fúze Umístění. Multisenzor Umístění fúze obecně zahrnuje následující díly:

· Data Preprocessing: počítaje v to Inerciální navigační řešení, GNSS Kontrola kvality, kompenzace chyb LIDAR dat, výpočet založený na senzoru kola, odhad online a náhrady.

· Odpovídající a umístění na základě údajů o LIDAR a High-Precision mapa.

· Čtyři jádro moduly:

1. ZURT / ZIHR / NHC, pohybová zádržná část vozidla

2. sladění

3. Integrovaný, kombinovaný

4. FDI, detekce poruch a izolace

· Bezpečnost Související moduly: Sledování integrity všech výstupů.

V současné době je běžně používaná navigační a polohovací optimalizační metoda stále založena na tradičním Kalman filtr, jehož Optimalizační index je minimalizovat stav rozptyl. Obecně stavět Kalman Filtrový model, prvním krokem je vybrat stav proměnné. V současné době je odhad státu většinou založen na navigačním parametru Chyba a senzor vozidla Chyba. Potom prostřednictvím jednorázové predikce a aktualizace měření může být stavová rovnice rekurzivní v čase Doména. Kromě toho existuje mnoho tradičních softwarových metod pro diagnostiku poruch a izolaci systému polohování, jako je detekce čtverečních čtverců atd., Na druhé straně může být realizován hardwarem Redundance. Pro Příklad, s více GNSS / imu.Systém polohování může dosáhnout více-senzor Redundance se softwarovou analýzou redundance a zlepšení spolehlivosti.

průmysl

Podle různých scénářů, umístění mobilního telefonu, počítání počtu pohyblivých hodinek a umístění vysoké přesnosti automatického řízení vozidla mají různé požadavky na přesnost IMU a přesnost je vysoká, což znamená, že cena je vysoká.

Přesnější imus bude použit pro rakety nebo vesmír kyvadlová doprava. Za účelem dosažení vyšší přesnosti IMU, mnoho výrobců přidá magnetometry na základě tří akcelerometrů a tří gyroskopy. Aby se zlepšila spolehlivost, některé zvýší počet senzorů