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類型分類：: 科普知識

數(shù)據(jù)分類：: 操作機

基于MCU的室外移動機器人組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)

發(fā)布日期：2022-04-18 點擊率：29

　　對于在室外環(huán)境工作的移動機器人通常使用慣導(dǎo)/衛(wèi)星組合導(dǎo)航方式。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具有完全自主、抗干擾強、隱蔽能力好和輸出參數(shù)全面等優(yōu)點，但它的魯棒性極低，誤差會不斷隨時間累積發(fā)散。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有精度高、定位范圍廣和誤差不隨時間累積等優(yōu)點，但其自主性差、易受外界遮擋和干擾、接收機數(shù)據(jù)更新頻率低等缺點。因此工程上常常將兩者互補結(jié)合使用，組成衛(wèi)星/慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　本文以低功耗MSP430F149為核心，設(shè)計了能夠同時實現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航（GNSS）接收機、慣性測量單元（IMU）、氣壓高度等導(dǎo)航信息的高速采集與高速合路傳輸，并進(jìn)行初步導(dǎo)航定位信息融合的導(dǎo)航系統(tǒng)，即可為室外移動機器人提供直接的導(dǎo)航服務(wù)，也可作為高精度組合導(dǎo)航系統(tǒng)的原始測量信息高速采集系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵是利用單片機有限的接口資源實現(xiàn)了多傳感器信息并行采集，設(shè)計了有效的數(shù)據(jù)同步方法，解決了氣壓傳感器數(shù)據(jù)手冊疏漏導(dǎo)致的無法接入問題，給出了機器人組合定位的基本方法。系統(tǒng)充分利用了MSP430F149單片機的能力，具有結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、對傳感器具有普適性等優(yōu)點。

　　1 總體設(shè)計

　　本系統(tǒng)由電源、氣壓計接口、IMU接口、GNSS接收機接口、SPI轉(zhuǎn)UART模塊及MSP430F149構(gòu)成。系統(tǒng)組成如圖1所示。

　　組合導(dǎo)航系統(tǒng)的功能實現(xiàn)分為IMU數(shù)據(jù)接收與解析、GNSS數(shù)據(jù)接收與解析、氣壓計數(shù)據(jù)接收與解析、組合導(dǎo)航解算以及數(shù)據(jù)輸出五個部分。IMU數(shù)據(jù)接收與解析功能用來獲取導(dǎo)航解算中需要的加速度和角速度信息；GNSS數(shù)據(jù)接收與解析功能用來獲取導(dǎo)航解算中需要的位置和速度信息（松耦合組合）或者GNSS偽距和偽距率（緊耦合組合）；氣壓計數(shù)據(jù)接收與解析功能用來獲取高度信息；組合導(dǎo)航解算功能為系統(tǒng)核心，用來進(jìn)行組合導(dǎo)航解算；數(shù)據(jù)的輸出包括原始數(shù)據(jù)包的整合輸出和解算結(jié)果的輸出。