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基于砥鰽用微小型捷联惯导系统的研究李楠,高云峰需传统的机电平刽“,使惯导系统更加小巧轻便,从而适2008278(Transducer豕ひ荡笱В诹摘要:阐述了自动导航小车梦⑿⌒凸咝缘己较低车墓こ躺杓朴胧迪治侍狻R訟处理器为(MEMSIMU)系统。给出了系统的硬件结构图和程序设计流程图,并提供了一种解决微机电陀螺漂移问题的实用方法。实验证明了本系统的性能可靠。ARM中图分类号:.A文章编号:一,籥0育为了达到准确定位的目的,传统的自动导航小车(AGV)AGV低,运行航迹也比较简单,且车轮的打滑和回程差等因素都AGV速度和长工作时间下的航迹重复精度,并使其能够进行较复杂航迹的运动,本文选择了惯性导航与寻迹联合制导的导航方式,阐述了采用这种惯性导航系统的实现方式。惯性导航系统是一种自主导航方式,无需任何导航台站。它不向载体以外发出任何信号,不受外部电磁环境影响,可以为载体提供连续实时的导航信息。在航海、航天、航空等领域得到了广泛的应用。根据其结构可以分为两大类:平台式和捷联式。捷联式惯导系统将惯性测量元件直接固联在载体上,由导航计算机计算产生“数字平台”,无用于小型载体。MEMS(inertial,,称为—氤9鍵相比,MEMSIMU]元件。ARMARMRISC耗、低成本、高性能的特点。是作为微小型捷联惯导系统导航计算机的理想选择。lAGV主要由惯性测量元件、模拟信号处理单元、导航计4惯性测量元件为一个单轴陀螺仪。为了能使AGV轴陀螺仪感测小车相对于惯性空间的角速度。通过导航计算机对该角速度的积分运算,得到当前小车的航向珿Yunfengprocessorsthe2008-04,:
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夕)22)z;以∑∞。一,,(n)=akx(n)+bky(n-k)航向角算法)(1)=>Il(k)(nJ|})传感器与微系统第卷角度信息。模拟信号处理单元主要是通过模拟滤波器和放大电路改善惯性元件的输出信号,为后续的模数转换提供良好的信号源。导航计算机单元是本系统最核心最重要的单元。由于ARM12AD单元需要承担采样的工作。此外,导航计算机还需要完成对疍的调零、满刻度标称、补偿的误差,对惯性元件进行温度补偿和误差补偿,完成数字滤波、初始对准、航向角计算等工作。AGV有传感器提供的信息全部通过串行总线汇总到这里,对信息进行判断、分析,并根据预设任务要求向驱动控制分系统发出控制信号,如,调整航向、航速、启停等命令。此外,为了解决陀螺的漂移问题,通过串行总线为系统接入了一个红外偏航角辅助计算单元。此单元通过设置在车体前后两排红外传感器获得的数据计算偏航角,修正陀螺提供的数据,使系统更为完备,航向信息更为准确。ARMAGVl所示。2由于陀螺提供的是角速度信息,所以,还需要对角速度进行积分才可以获得航向角。从工程实现角度考虑,梯形积分的算法满足要求,其一般形式为式中NM勇荽恿闶笨痰降冢个采样周期时转过的角NT在实际使用中,要注意根据具体情况设定初始值。数字滤波算法数字滤波器原理一般具有如下差分方程(n)(n)bv这里,采用瞬ā滤波器的一般形式为对式校罕浠唬砗罂傻玫紽滤波器的传递函数为FIR样设计法,其中,窗函数法是基本而有效的设计方法,采用这种方法,窗函数系数的确定是尤为重要的。由系统的传递函数来确定窗函数的系数是~种可靠实用的方法。将