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基于MCU的室外移动机器人组合导航定位系统
发布时间:2021-09-14
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本文摘要:对于在室外环境工作的移动机器人一般来说用于惯导/卫星人组导航系统方式。惯性导航系统具备几乎自律、抗干扰强劲、隐密能力好和输入参数全面等优点,但它的鲁棒性极低,误差不会大大随时间积累收敛。卫星导航系统具备精度高、定位范围广和误差不随时间积累等优点,但其自主性劣、易受外界遮盖和阻碍、接收机数据改版频率低等缺点。因此工程上经常将两者有序融合用于,构成卫星/惯性人组导航系统。

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对于在室外环境工作的移动机器人一般来说用于惯导/卫星人组导航系统方式。惯性导航系统具备几乎自律、抗干扰强劲、隐密能力好和输入参数全面等优点,但它的鲁棒性极低,误差不会大大随时间积累收敛。卫星导航系统具备精度高、定位范围广和误差不随时间积累等优点,但其自主性劣、易受外界遮盖和阻碍、接收机数据改版频率低等缺点。因此工程上经常将两者有序融合用于,构成卫星/惯性人组导航系统。

  本文以低功耗MSP430F149为核心,设计了需要同时构建卫星导航系统(GNSS)接收机、惯性测量单元(IMU)、气压高度等导航系统信息的高速收集与高速合路传输,并展开可行性导航系统定位信息融合的导航系统,才可为室外移动机器人获取必要的导航系统服务,也可作为高精度人组导航系统的完整测量信息高速收集系统。  系统设计的关键是利用单片机受限的模块资源构建了多传感器信息分段收集,设计了有效地的数据实时方法,解决问题了气压传感器数据手册疏忽造成的无法终端问题,得出了机器人人组定位的基本方法。系统充分利用了MSP430F149单片机的能力,具备结构非常简单、低功耗、对传感器具备普适性等优点。

  1总体设计  本系统由电源、气压计模块、IMU模块、GNSS接收机模块、SPI并转UART模块及MSP430F149包含。系统构成如图1右图。

  人组导航系统的功能构建分成IMU数据接管与解析、GNSS数据接管与解析、气压计数据接管与解析、人组导航系统解算以及数据输入五个部分。IMU数据接管与解析功能用来提供导航系统解算中必须的加速度和角速度信息;GNSS数据接管与解析功能用来提供导航系统解算中必须的方位和速度信息(泊耦合人组)或者GNSS伪距和伪距率(凸耦合人组);气压计数据接管与解析功能用来提供高度信息;人组导航系统解算功能为系统核心,用来展开人组导航系统解算;数据的输入还包括完整数据包的统合输入妥协算数结果的输入。  图1系统构成结构图  本文所用于的惯性器件和GNSS接收机都是RS-232电平的UART模块,具备通用性,用户可根据成本考虑到有所不同精度的设备。

气压计搭配美国MEAS公司生产的MS5803-02BA,早已烧结在电路中。


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