EDN China > 设计实例 > 嵌入式系统 > MCU(单片机应用) > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

(多图)基于MCU的室外移动机器人组合导航定位系统

吴平?? 张海?? 北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室 单片机与嵌入式系统应用?? 2015年04月24日 ?? 收藏4

3.4 组合导航的时间对准

进行组合导航滤波解算时,从IMU和GNSS接收机接收到的数据在时间上应该是同步的,因为如果在一个数据融合点上,进入Kalman滤波器的来自两个子系统中的数据来自不同的时间点,会给滤波计算带来误差,同时也会给校正计算带来影响。GNSS接收机输出的导航数据都带有精确的时间标签,而从 IMU 输出的数据只有一个相对时间标签。以GNSS接收机的时间标签作为时间基准,分析时间差的组成。系统时间示意图如图7所示。

图7 系统时钟示意图
图7 系统时钟示意图

3.4.1 时间差分析

当一个GNSS数据(1Hz)到来时,接收机产生一个秒脉冲信号(PPS),用于时间对准。GNSS接收机本身存在数据时延:接收机整个计算过程会产生一个解算时间延迟△t1、从卫星导航接收机和惯导系统输出的数据分别经过McBSP和RS-232数据接口输入导航解算处理器会产生一定的传输延迟△t2。因此在PPS信号前的△t1+△t2时刻才是当前接收到的GNSS数据帧的真实时刻。IMU数据处理时间相对于递推时间来说很小,可以忽略。另外PPS脉冲信号和惯性测量信号之间的时间差△τ,它描述GNSS绝对时间和IMU相对时间之间的关系,使得GNSS和IMU统一在同一个时间标准下。

3.4.2 处理思想

根据总时间差△T =△t1+△t2+△τ,找到IMU数据对应的插值时刻。通过时间△T就可以获得对准时间点与最近的两个惯性采集时刻,其后对时间同步点两侧时间点上,即图中t(k-1)和t(k)时间点的惯性数据进行线性插值运算,就可以获得了惯导数据和GNSS接收机数据在同一时间点上的同步化测量数据。

3.4.3 实施方法

GNSS接收机解算时间△t1由接收机提供。

传输时间△t2通常为一个固定时间,使用示波器分别测量GNSS接收机发送时间和导航解算电路的接收时间,再将两个时间作差即可获得。

△τ的获取需要开启MSP430F149的计时器和外部中断,通过中断计时的方式获得。具体方法是:通过将PPS信号接入导航处理器的外部中断接口,采用边沿触发方式触发中断事件的发生。中断事件启动计时器工作。当通过串口中断方式接收到IMU数据时,读取计时器的值,即可得到IMU数据相对于PPS的延迟时间△τ。

结论

本文基于MSP430F149单片机设计的室外移动机器人组合导航定位系统,通过接口的扩展使得该款定位系统能够接入IMU、GNSS接收机、气压计三路信息,完成初步导航定位服务功能,同时可作为多路数据采集设备,将多路数据整合到一路高速输出接口,用于进一步的高精度导航解算。该系统根据使用者的需求不同,可接入不同成本和精度的设备,只要满足RS-232协议即可。笔者将其实际运用,整个系统充分利用该款单片机的资源,结构简单、功耗低、适用范围广,不仅可作为初步导航定位服务的设备,还可作为多路数据采集设备。

参考文献

[1] 张宗麟. 惯性导航与组合导航[M], 航空工业出版社.2000. 7-8

[2]TEXAS INSTRUMENTS. MSP430x1xx Family User's Guide[EB/OL]. [2006].http://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/slau049f/slau049f.pdf

[3]MeasurementSpecialties Inc. MS5803-02BA Miniature Altimeter Module[EB/OL]. [2013-03].

http://www.meas-spec.cn/downloads/MS5803-02BA.pdf

[4]Maxim Integrated Products. MAX3110E/MAX3111EDatasheet[EB/OL]. [2005].http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX3110E-MAX3111E.pdf

[5] 郝振海, 黄圣国. 高精度气压高度表的研制 [J]. 南京航空航天大学学报, 2009, 41(1): 134-138.

【分页导航】


上一页1234567下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

MCU? 多路数据采集? 组合导航? 时间对准?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈