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无人车惯性导航的优劣之处

作者:admin  更新时间:2017-08-15
我们都知道无人车定位技术是通过GPS和惯性导航一起实现,对于GPS大家都不陌生,而且使用的次数比较频繁,那惯性导航在无人车中扮演什么角色,又有什么优劣势呢?
无人车惯性导航的优劣之处
  无人车用惯性导航是什么
  惯性导航是可以检测加速度与旋转运动数据。基础的惯性传感器包括加速度计与角速度计。本文的研究基于智腾微电子MEMS惯导系列LH22的六轴惯性传感器,主要由三个轴加速度传感器以及三个轴的陀螺仪组成。
  MEMS惯性导航分为三个级别:
  1、低精度惯性导航作为消费电子类产品主要用在智能手机,此类传感器售价在50美分到几美元不等,但是测量的误差会比较大。
  2、中级惯性导航主要用于汽车电子稳定系统以及GPS辅助导航系统,此类传感器售价在几百到上千美元,相对于低端惯性传感器,中级惯性传感器在控制芯片中对测量误差有一定修正,所以测量结果更加准确。但是长时间运行后,累计的误差也会越来越大。
  3、高精度的惯性导航作为军用级和宇航级产品,要求高精度、全温区、抗冲击等指数。主要用于通讯卫星无线、导弹导引头、光学瞄准系统等稳定应用。此类传感器售价在几十万美元区间,即便经过长时间运行后,比如跨太平洋洲际导弹,仍然可以达到米级精度。
  无人车使用的一般是中低级的惯性导航。其特点是更新频率高(1KHz),可以提供实时位置信息。但是惯性传感器的致命缺点是它的误差会随着时间的推进而增加,所以我们只能在很短的时间内依赖惯性传感器进行定位。
  无人车用惯性导航的优势
  无人车用惯性导航不依赖于任何外部信息,也不向外部辐射能量的自主式系统,故隐蔽性好,也不受外界电磁干扰的影响,能提供位置、速度、航向和姿态角数据,所产生的导航信息连续性好而且噪声低,数据更新率高、短期精度和稳定性好。
  无人车用惯性导航的劣势
  由于制作工艺的原因,惯性传感器测量的数据通常都会有一定误差。第一种误差是偏移误差,也就是陀螺仪和加速度计即使在没有旋转或加速的情况下也会有非零的数据输出。要想得到位移数据,我们需要对加速度计的输出进行两次积分。在两次积分后,即使很小的偏移误差会被放大,随着时间推进,位移误差会不断积累,最终导致我们没法再跟踪无人车的位置。第二种误差是比例误差,所测量的输出和被检测输入的变化之间的比率。与偏移误差相似,在两次积分后,随着时间推进,其造成的位移误差也会不断积累。第三种误差是背景白噪声,如果不给予纠正,也会导致我们没法再跟踪无人车的位置。
  相信随着时间的推进与技术的更新,这些问题会逐一解决,并应用在日常生活中,提高安全性。惯性导航技术会面临更大的舞台。