移动机器人学习笔记-卫星导航IMU惯导

Posted 2021-05-18 殇堼

卫星导航

1.全球卫星导航系统GPS由空间、地面监控和用户三部分组成。
2.空间部分由卫星群组成，向用户发送导航信号。
3.地面监控部分由地面跟踪站组成，跟踪监测卫星,分析观测数据，并向卫星发送数据和指令。
4.用户部分通过接收导航卫星发射的信号，确定伪距和其它观测量。
5.为了改善定位性能，常常使用差分定位技术，它使用已知位置信息的接收机或地面固定基准站向其它用户接收机广播距离改正数，提升用户接收机定位精度。GPS接收机的数据更新率较低，一般为1Hz~10Hz。

GNSS系统

1.Global Navigation Satellite System的缩写。
2.两个译名:全球卫星导航系统和全球导航卫星系统。
3.四种GNSS系统
GPS系统是美国国防部研制的一种新的军用卫星全球定位导航系统；
GLONASS是俄罗斯部署的卫星导航系统，于1996正常运行；
Galileo系统是由欧盟进行建立，由30颗卫星组成，完全从民用出发；
BDS BeiDou Navigation Satellite System的简称。是中国独立自主建设的全球卫星导航系统，于2020年6月全部部署完成。

GNSS接收机

GNSS接收机叫成RTK

IMU

1.IMU全称inertial measurement unit，即惯性测量单元，是惯导的主要组成部分。
2.提供一个相对于起点所运动的位置信息。
3.由三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪组成
4.该技术的出现弥补了GPS定位的不足，当在某些GPS信号微弱的地方时，IMU就可以发挥它的作用，可以让汽车继续获得绝对位置的信息，不至于“迷路”。
5.特性包括精度和成本。
低精度IMU：应用在普通的消费级电子产品中，这种低精度的IMU十分廉价，普遍应用于手机、运动手表中，常用于记录行走的步数。
中精度IMU：应用于无人驾驶中，价格从几百块到几万块不等，取决于此无人驾驶汽车对定位精度的要求。
高精度IMU：应用于导弹或航天飞机。就以导弹为例，从导弹发射到击中目标，宇航级的IMU可以达到极高精度的推算，误差甚至可以小于一米。

加速度计

1.检测到得力的方向与它本身加速度的方向是相反的。加速度的大小和方向。
2.一种是角加速度计，是由陀螺仪（角速度传感器）改进的；另一种就是线加速度计。
3.利用重力加速度，根据测某方向重力加速度分量与重力加速度的关系，可以用于检测设备的倾斜角度，但是它会受到运动加速度的影响，使倾角测量不够准确，所以通常需利用陀螺仪和磁传感器补偿。

陀螺仪

陀螺仪传感器已经进化成一块小小的芯片了，但是在陀螺仪出现的时候，它确是一个机械装置

惯性导航系统

(InertialNavigationSystem，INS)使用运动传感器和旋转传感器通过航位推算的方式连续计算运动物体的位置、方向和速度，而不需要外部参考。
惯性导航系统主要分为平台式和捷联式两种，平台式测量装置被安装在“陀螺稳定平台”上，捷联式惯导系统测量装置直接固连在载体上。
捷联系统降低了机械复杂性，并且在物理上比稳定的平台系统小。但这些好处是以增加计算复杂性为代价实现的。
随着计算成本的下降，微机械捷联式惯导系统(Mi cro-Electro-Mechanical System, MEMS)成为主流。惯性导航系统数据更新率通常较高，多数INS数据更新率为100Hz，甚至更高。

reference

1.【干货】揭秘-仓储搬运机器人究竟是如何导航的？
2.通俗易懂的IMU讲解，这一篇就够了