نظرية وتطبيق وضع الدقة عالية

من المتوقع أن تنتهي من القراءة في 12 دقيقة

من الإنترنت عبر الهاتف المحمول إلى الإنترنت من الأشياء، الموقع هو معلومات أساسية ولا غنى عنها، ولكن من متطلبات تطبيق الصناعة المكررة، فقط أعلى الدقة الموقعيمكن أن تحقق المعلومات قيمة أعلى، يمكن للأشخاص معرفة المزيد عن موقع الأشياء، ومعرفة الموقع المحدد للأشخاص، وأفضل إدارة المؤسسات أو الموظفين أو المواد. for . مثال، لضمان السلامة الشخصية لموظفي بناء النفق، لمساعدة السجن على بناء إشراف عالمي وبصري منصة؛ لتحسين كفاءة ضمان السلامة في صناعة البتروكيماويات للمساعدة في ترقية الإدارة الذكية للبناء الموقع.

ومع ذلك، فإن الصناعات المذكورة أعلاه لها متطلبات عالية على عالية جدا دقة تحديد المواقع، سعة كبيرة، تأخير منخفض وتحديث عالي معدل.

موقع تكنولوجيا الملاحة والملاحة مسؤولة عن توفير معلومات الحركة في الوقت الفعلي من الناقل (مثل مركبة مستقلة)، بما في ذلك موقف الناقل، والسرعة، والموقف، والتسارع، والسرعة الزاوية، وما إلى ذلك. غالبا ما تتبنى Autopilot طريقة متعدد الاستشعار الانصهار تحديد المواقع. هذا ورقة تقدم أساسا تطبيق IMU في القيادة التلقائية تحديد المواقع.

مبدأ العمل لتحديد المواقع عالية الدقة

في مستوى تصور السيارة بدون طيار، أهمية تحديد المواقع هي بديهي. تحتاج السيارة بدون طيار إلى معرفة موقفها الدقيق بالنسبة للبيئة، ولا يمكن أن يكون هناك المزيد من 10CM خطأ في تحديد المواقع هنا.

GPS يمكن أن توفر لتحديد المواقع المطلقة من مستوى العداد للمركبات، GPS التفاضلية أو RTK يمكن أن توفر GPS لتحديد المواقع المطلقة من مستوى سنتيمتر المركبات، ولكن لا يمكن أن تحصل جميع الأقسام على إشارات GPS جيدة على الإطلاق مرات. لذلك، في مجال القيادة التلقائية، إخراج RTK تم دمج GPS عموما مع أجهزة استشعار IMU وسياراتها (مثل عداد السرعة عجلة، مستشعر زاوية عجلة القيادة، إلخ.).

الاسم الكامل ل IMU هو وحدة القياس بالقصور الذاتي، والتي تتكون عادة من جيروسكوب ومعالجة الجيروسكوب والمسرعات والخوارزمية وحدة. من خلال قياس تسريع وزاوية الدوران، يمكننا الحصول على الحركة الذاتية المسار. نحن اتصل بالليمو التقليدي والنظام جنبا إلى جنب مع هيئة السيارة، GPS وغيرها من خوارزميات الانتصارات الأخرى باعتبارها IMU المعمم للاتحاد التلقائي

ظهور هذه التكنولوجيا يعوض عدم وجود تحديد المواقع GPS.، والاثنين يكملان بعضهما البعض، مما يتيح الطيار الآلي للحصول على الموقع الأكثر دقة المعلومات. في الوقت الحاضر، الطريقة الأكثر استخداما على نطاق واسع في السيارة بدون طيار هي دمج نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ونظام الملاحة بالقصور الذاتي (ins).

الملاحة المتكاملةينطوي على تحويل نظام الإحداثيات المعقدة، والذي يتطلب المعايرة الأولية للملاحة الذاتي النظام. عموما، نظام الملاحة المرجعي (مثل GNSS) يستخدم لإعطاء نظام الملاحة بالقصور الذاتي قيمة الموقف الأولي (الغرض منه هو إنشاء مصفوفة تحويل الإحداثيات الأولية لنظام الإحداثيات الجغرافية وتنسيق الأرض النظام) والسرعة الأولية القيمة زاوية الموقف الأولي ( إخراج IMU) يتم الحصول عليها حسب قيمة القياس IMU نفسها أو عن طريق أداة القياس (الميل + الأفق المزدوج عالية الدقة اتجاه GPS النظام) بالنسبة إلى زاوية الموقف الحالية لنظام تنسيق الملاحة الأفقي، المعروف أيضا باسم زاوية Euler، تهيئة Quaternion وتنسيق التحول مصفوفة.

for . نظام تحديد المواقع داخلي، نظام الإحداثي المحلي المخصص للمستطيل (عموما، يتم اختيار زاوية معينة من منطقة تحديد المواقع كأصل، خط الحدود مثل محور X، يحدد المعيار الأيمن المحور Y، والرأسي الأرض التصاعدي مثل z-axis) يستخدم كتنسيق الملاحة النظام. لأن . كلاهما أنظمة تنسيق مستطيلة، ولكن أصل واتجاه نظام الإحداثيات مختلفان، وتدوير النزوح الأصلي ومثبتة المحور، لذلك المحاذاة الأولية هي أيضا مطلوب. بعد المحاذاة الأولية، يتم تشغيل عملية حساب WENS، يتم تحديث مصفوفة تحويل Quathernion وتحويل المواقف من خلال قراءة قيمة قياس السرعة الزاوية في IMU، ثم السرعة والموضع محدث. أخيرا، يمكن تحويل السرعة والموضع إلى أنظمة الإحداثيات المستهدفة الأخرى للتعبير، مثل خطوط الطول و Latitude Highland Sperical System of GNSS . .

طريقة تحديد المواقع عالية الدقة

من أجل تلبية متطلبات الطيار الآلي للملاحة وتحديد المواقع، الطرق التالية هي المعتمدة:

الملاحة بالقصور الذاتي

في الوقت الحاضر، وحدات القياس الذاتي الشائعة الاستخدام (IMU) للقيادة التلقائية مقسمة إلى فئتين وفقا لدقة تعتمد الفئة الأولى على جيروسكوب الألياف البصرية (FOG) IMU، التي تتميز بدقة عالية، ولكن أيضا تكلفة عالية، وتطبق عموما على خريطة سيارات الاستحواذ بدقة عالية المتطلبات. النوع الثاني هو IMU بناء على أجهزة MEMMS، التي تتميز بحجم صغير، وتكلفة منخفضة، والقدرة على التكيف البيئي القوي، ولكن العيب كبير خطأ. إذا كانت يتم استخدامه في مركبة القيادة التلقائية، يحتاج إلى الذهاب من خلال المعالجة أكثر تعقيدا . من أجل الحصول على إخراج التنقل وتحديد المواقع من البيانات الأصلية من IMU، يحتاج نظام تحديد المواقع إلى حل الخطايا، والذي يشمل الأربعة التالية وحدات:

1. الحصول على معلومات الموقف عن طريق دمج إخراج معلومات السرعة الزاوية من قبل الدوران

2. يتم تحويل القوة المحددة لإخراج التسارع بواسطة معلومات الموقف، و تنسيق التنقل النظام يتم الحصول عليها من نظام تنسيق الناقل

3. القيام بحساب الجاذبية، التسارع الضار، سرعة دوران الأرض وغيرها من حساب التعويض

4. الحصول على السرعة والموقف من تكامل معلومات التسارع

ومع ذلك، يجب تجدر الإشارة إلى أن خطأ الإخراج الناجم عن عملية التكامل سوف يتراكم مع وقت العمل

هناك طريقتان للقيادة التلقائي للحصول على عجلة معلومات: خارجي و الداخلية.

إن سمة مستشعر العجلة الخارجية هي أن القرار والدقة مرتفعة للغاية، وهو العيب هو أن الهيكل معقد، والموثوقية يصعب ضمان ضمانها، وهو عموما أكثر ملاءمة للحصول على خريطة الاستحواذ المركبات. تتمثل سمة جهاز استشعار العجلات المدمج هو أنه لا توجد حاجة للمعدات الخارجية . العيب هو أن الدقة منخفضة والخطأ هو كبير. إذا كانت يتم استخدامه لسيارات القيادة التلقائية، يحتاج إلى الذهاب عبر متعددة معالجة. بغض النظر عن الطريقة التي يتم تبنيها، فإن مستشعر العجلة مهم جدا لنظام تحديد المواقع .

قيود الحركة جنبا إلى جنب مع خصائص الحركة المركبة

هذا نوع من قيود الحركة يمكن أن يضمن أنه في الحالات القصوى، لن تنتج نتائج تحديد المواقع المركبة ذاتية الحكم أخطاء كبيرة.

تطبيق القيادة بدون طيار

هناك طرق مختلفة لتحديد المواقع القيادة التلقائي، وأجهزة الاستشعار المعنية هي أيضا مختلفة. لذلك، غالبا ما تعتمد الطيار الآلي طريقة متعدد الاستشعار الانصهار تحديد المواقع. multisensor . تشمل المواقع الانصهار عموما ما يلي الأجزاء:

· البيانات Preprocessing: بما فيها حل الملاحة بالقصور الذاتي، GNSS ضبط الجودة، تعويض خطأ بيانات LIDAR، حساب بناء على مستشعر عجلة، تقدير عبر الإنترنت و تعويض.

· مطابقة وتحديد المواقع بناء على بيانات Lidar و عالية الدقة خريطة.

· أربعة الأساسية وحدات:

1. zupt / . Zihr . / . NHC، جزء ضبط السيارة ضبط النفس

2. ins محاذاة

3. متكاملة، مجتمعة

4. الاستثمار الأجنبي المباشر، والكشف عن خطأ وعزل

· السلامة ذات الصلة وحدات: مراقبة النزاهة للجميع المخرجات.

في الوقت الحاضر، لا تزال طريقة تحسين الملاحة والتحديد استخداما عادة على أساس التقليدية Kalman مرشح، لمن مؤشر التحسين هو تقليل الحالة التباين. بشكل عام، لبناء Kalman نموذج تصفية، الخطوة الأولى هي تحديد الحالة المتغيرات. في الوقت الحاضر، يعتمد تقدير الدولة في الغالب على خطأ معلمة الملاحة واستشعار السيارة خطأ. ثم، من خلال تحديث التنبؤ والقياس من الواحد، يمكن أن تكرر معادلة الدولة في الوقت المناسب المجال. بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من أساليب البرامج التقليدية لتشخيص الأعطال وعزل نظام تحديد المواقع، مثل الكشف عن CHI Square، وما إلى ذلك، من ناحية أخرى، يمكن تحقيق ذلك بواسطة الأجهزة التكرار. for . مثال، مع متعددة GNSS . / . imu.، يمكن لنظام تحديد المواقع تحقيق متعدد الاستشعار التكرار مع تكرار تحليل البرامج وتحسين الموثوقية.

صناعة

وفقا لسيناريوهات مختلفة، وتحديد موقع الهاتف المحمول، عد عدد الساعات المتحركة وتحديد الدقة عالية من مركبة القيادة التلقائية لها متطلبات مختلفة لدقة IMU، والدقة مرتفعة، مما يعني التكلفة هي عالية.

سيتم استخدام IMUS أكثر دقة للصواريخ أو الفضاء المكوكات. من أجل تحقيق دقة أعلى من IMU، سيضيف العديد من الشركات المصنعة المغناطيسية على أساس ثلاثة مسرعات وثلاثة جيروسكوب. من أجل تحسين الموثوقية، سيزيد البعض عدد أجهزة الاستشعار