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机器自动化2019-08-02

惯性传感器引导无人驾驶地面车辆

MicroStrain的微型轻量惯性导航解决方案提高了导航精度,同时降低了下一代无人驾驶地面车辆(UGV)的功耗。



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无人驾驶地面车辆(UGV)

将人类操作员与他们正在访问的环境分离。这种能力使得无人驾驶平台成为危险且难以进入的环境的有吸引力的技术。这些系统的吸引力和有效性促使国会要求到2015年将1/3的美国军用车辆无人驾驶。然而,与实施无人驾驶地面车辆相关的可靠性和成本问题继续阻碍用户按照满足其要求的规模进行部署。需求。

导航子系统是无人驾驶地面车辆性能不可或缺的一部分。传统的高性能导航系统支持无人解决方案,但由于其尺寸,重量,功耗和成本问题,其应用受到限制。MicroStrain的小型轻型惯性测量单元(IMU)和GPS辅助惯性导航系统(GPS / INS)为无人地面车辆提供了以低功耗,低成本方式可靠地导航非结构化设置所需的信息。结果使下一代更小,更轻,响应更快的自动地面车辆成为可能。此外,部署的惯性导航系统为用户提供了在更大规模和以前禁止的环境中实施UGV的基础。


下一代无人驾驶车辆
能够在非结构化环境中自主运行的无人驾驶地面车辆越来越多地用于军事,警察和救援应用。导航子系统支持执行许多复杂功能,如侦察,监视,绘图和危险处置。减少无人驾驶地面车辆平台占地面积的举措面临着多种封装和计算挑战。这对于可移植性和现场部署是主要问题的国防部尤其重要。因此,创建了国防高级研究计划局(DARPA)等计划,以促进这些类型技术的发展。已经要求MicroStrain惯性导航传感器支持许多这些项目。


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由于机器人开发计划的竞争性,许多学术机构和教育组织参与改进和展示自动地面车辆能力。举一个例子,一个团队的大学和私营合作伙伴的选择了微应变第一代3DM-GX1整合®  IMU传感器,其自主6轮式越野地面车辆。该设计灵感来自DARPA Grand Challenge,并作为该比赛的原型车而建造。该车配备了差速器全轮驱动和全轮悬架,可实现动态稳定性。它被设计用于执行指定的任务,包括导航未定义的障碍物和可变地形以及识别和响应卡住的位置。

MicroStrain的MEMS惯性测量单元(IMU)使原型车能够在不平坦的地形上跟踪其位置,精度在行驶距离的+/- 0.5%范围内。3DM-GX1传感器阵列的组合:三个加速度计,三个磁力计和三个陀螺仪,以及团队的卡尔曼滤波器产生了高度稳定的位置和方向估计。除了作为导航设备的功能之外,IMU的欧拉指令功能还用于检测俯仰角和俯仰角,以便在超出特定公差时触发逃生程序。为了解决障碍问题,车辆在航路点导航和周边跟踪模式之间切换。


跨越多个平台的集成
Waypoint导航技术在很大程度上依赖于方向和GPS信息的组合。MicroStrain公司最新的惯性传感器,该3DM-GX4 ®-45,结合了IMU,GPS和复杂的卡尔曼滤波器成一个单一的,集成的解决方案。这种方法将通过在单个薄型封装中提供高度可靠的GPS辅助惯性导航系统功能,帮助实现下一代无人驾驶地面车辆。


优势
MicroStrain惯性传感器为用户提供可轻松集成到各种平台的导航解决方案。MicroStrain的解决方案设计能够将尺寸,重量和功耗降低多达竞争解决方案的10倍,有助于减少安装平台的尺寸和质量。此外,低功耗降低了内置系统的能量负担。精确定位数据包装在具有成本效益的产品中,使MicroStrain惯性传感器成为各种控制应用的理想选择。因此,下一代无人驾驶地面车辆可以进入,并且可以进行更广泛的应用,从而使操作员能够更轻松,更安全地进行部署。