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用于无人设备的导航装置、方法及无人设备

阅读:664发布:2023-12-28

专利汇可以提供用于无人设备的导航装置、方法及无人设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本公开涉及一种用于无人设备的导航装置、方法及无人设备。该无人设备上设置有第一天线和第二天线,该装置包括:第一接收机,用于与第一天线耦合,根据第一天线发送的第一射频 信号 确定第一天线的第一 位置 信息和第一速度信息;第二接收机,用于与第二天线耦合,根据第二天线发送的第二 射频信号 确定第二天线的第二位置信息;惯性测量单元,用于采集 加速 度信息和 角 速度 信息;处理器组件,用于根据第一位置信息和第二位置信息,确定无人设备的当前航向角信息,并根据当前航向角信息、第一位置信息、第一速度信息、加速度信息和角速度信息,确定无人设备的目标导航信息。由此,提高目标导航信息的 精度 和准确性,为无人设备提供准确有效的导航信息。,下面是用于无人设备的导航装置、方法及无人设备专利的具体信息内容。

1.一种用于无人设备的导航装置,所述无人设备上设置有第一天线和第二天线,其特征在于,所述装置包括:
第一接收机,用于与所述第一天线耦合,根据所述第一天线发送的第一射频信号确定所述第一天线的第一位置信息和第一速度信息;
第二接收机,用于与所述第二天线耦合,根据所述第二天线发送的第二射频信号确定所述第二天线的第二位置信息;
惯性测量单元,用于采集加速度信息和速度信息;
处理器组件,用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息,并根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息和所述角速度信息,确定所述无人设备的目标导航信息。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述处理器组件用于在所述第一接收机和所述第二接收机的状态满足预设条件的情况下,根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述预设条件包括以下中的至少一者:
所述第一接收机发送所述第一位置信息的时间与所述第二接收机发送所述第二位置信息的时间相同;
所述第一接收机和所述第二接收机均满足实时动态载波相位差分定位条件;
所述第一接收机的位置精度强弱度小于预设的强弱度阈值
所述第一接收机的第一经度误差标准差和第一纬度误差标准差以及所述第二接收机的第二经度误差标准差和第二纬度误差标准差均小于预设的标准差阈值。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置,其特征在于,所述处理器组件包括第一处理器和第二处理器,其中,所述第一处理器与所述第一接收机和所述第二接收机连接,用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息;所述第二处理器与所述第一处理器连接,用于根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息和所述角速度信息,确定所述无人设备的目标导航信息,其中,所述第二处理器与所述惯性测量单元连接以从所述惯性测量单元接收所述加速度信息和所述角速度信息,或者所述第一处理器与所述惯性测量单元连接以从所述惯性测量单元接收所述加速度信息和所述角速度信息,并将所述加速度信息和所述角速度信息转发至所述第二处理器。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置,其特征在于,所述第一接收机还用于每隔预设时长向所述处理器组件发送脉冲信号;
所述处理器组件还用于在接收到所述脉冲信号后向所述惯性测量单元发送触发信号,以触发所述惯性测量单元发送所述加速度信息和所述角速度信息。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的装置,其特征在于,所述处理器组件用于:
根据所述加速度信息确定所述无人设备的初始俯仰角信息和初始横滚角信息;
根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息、所述角速度信息、所述初始俯仰角信息和所述初始横滚角信息,确定所述无人设备的当前导航信息;
获取所述惯性测量单元的第二速度信息;
根据所述第一速度信息和所述第二速度信息,对所述当前导航信息进行修正,以获得所述无人设备的所述目标导航信息。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述根据所述第一速度信息和所述第二速度信息,对所述当前导航信息进行修正,包括:
根据所述第一速度信息和所述第二速度信息确定滤波观测量;
根据所述滤波观测量进行滤波处理,以得到滤波状态量;
根据所述滤波状态量对所述当前导航信息进行修正,以获得所述无人设备的所述目标导航信息。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第一接收机还用于每隔预设时长向所述处理器组件发送脉冲信号;
所述处理器组件还用于根据接收到所述第一接收机发送的所述第一位置信息和所述第一速度信息的时刻,确定与最近一次接收到所述脉冲信号的时刻之间的时间差;
所述根据所述第一速度信息和所述第二速度信息确定滤波观测量,包括:
根据所述时间差确定所述第一天线的速度变化量,并根据所述速度变化量对所述第一速度信息进行修正,以获得所述第一天线的第三速度信息;
根据所述第二速度信息和所述第三速度信息,确定所述滤波观测量。
9.一种用于无人设备的导航方法,所述无人设备上设置有第一天线和第二天线,其特征在于,所述方法包括:
根据所述第一天线发送的第一射频信号确定所述第一天线的第一位置信息和第一速度信息;
根据所述第二天线发送的第二射频信号确定所述第二天线的第二位置信息;
采集加速度信息和角速度信息;
根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息,并根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息和所述角速度信息,确定所述无人设备的目标导航信息。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,通过第一接收机接收所述第一位置信息和第一速度信息,通过第二接收机接收所述第二位置信息;
所述方法还包括:
确定所述第一接收机和所述第二接收机的状态是否满足预设条件;
在确定所述第一接收机和所述第二接收机的状态满足所述预设条件的情况下,执行所述根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息的步骤。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述预设条件包括以下中的至少一者:
所述第一接收机发送所述第一位置信息的时间与所述第二接收机发送所述第二位置信息的时间相同;
所述第一接收机和所述第二接收机均满足实时动态载波相位差分定位条件;
所述第一接收机的位置精度强弱度小于预设的强弱度阈值;
所述第一接收机的第一经度误差标准差和第一纬度误差标准差以及所述第二接收机的第二经度误差标准差和第二纬度误差标准差均小于预设的标准差阈值。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法,其特征在于,通过惯性测量单元采集所述加速度信息和所述角速度信息;通过第一接收机接收所述第一位置信息和第一速度信息;
通过处理器组件确定所述当前航向角信息和所述目标导航信息;
所述方法还包括:
所述第一接收机每隔预设时长向所述处理器组件发送脉冲信号;
所述处理器组件在接收到所述脉冲信号后向所述惯性测量单元发送触发信号,以触发所述惯性测量单元发送所述加速度信息和所述角速度信息。
13.根据权利要求9-11中任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息和所述角速度信息,确定所述无人设备的目标导航信息,包括:
根据所述加速度信息确定所述无人设备的初始俯仰角信息和初始横滚角信息;
根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息、所述角速度信息、所述初始俯仰角信息和所述初始横滚角信息,确定所述无人设备的当前导航信息;
获取惯性测量单元的第二速度信息;
根据所述第一速度信息和所述第二速度信息,对所述当前导航信息进行修正,以获得所述无人设备的所述目标导航信息。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一速度信息和所述第二速度信息,对所述当前导航信息进行修正,包括:
根据所述第一速度信息和所述第二速度信息确定滤波观测量;
根据所述滤波观测量进行滤波处理,以得到滤波状态量;
根据所述滤波状态量对所述当前导航信息进行修正,以获得所述无人设备的所述目标导航信息。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,通过第一接收机接收所述第一位置信息和第一速度信息;通过处理器组件确定所述当前航向角信息和所述目标导航信息;所述方法还包括:
所述第一接收机每隔预设时长向所述处理器组件发送脉冲信号;
所述处理器组件根据接收到所述第一位置信息和所述第一速度信息的时刻,确定与最近一次接收到所述脉冲信号的时刻之间的时间差;
所述根据所述第一速度信息和所述第二速度信息确定滤波观测量,包括:
根据所述时间差确定所述第一天线的速度变化量,并根据所述速度变化量对所述第一速度信息进行修正,以获得所述第一天线的第三速度信息;
根据所述第二速度信息和所述第三速度信息,确定所述滤波观测量。
16.一种无人设备,所述无人设备上设置有第一天线和第二天线,其特征在于,所述无人设备还包括:权利要求1-8中任一项所述的导航装置。

说明书全文

用于无人设备的导航装置、方法及无人设备

技术领域

[0001] 本公开涉及导航领域,具体地,涉及一种用于无人设备的导航装置、方法及无人设备。

背景技术

[0002] 无人设备,例如无人配送车,在配送、物流等领域的使用越来越广泛。无人配送车依靠于高精度的导航技术支撑,只有准确的导航信息,才能保证无人配送车的安全、精准配送,为用户提供高质量的配送服务。
[0003] 在导航技术中,惯性导航技术自主性强,能提供连续的导航信息,但是导航误差随时间积累。卫星导航技术误差不随时间积累,长期精度高,然而容易受到建筑遮挡、电磁干扰等随机因素的影响。发明内容
[0004] 本公开的目的是提供一种用于无人设备的导航装置、方法及无人设备,可以为无人设备提供准确有效的导航信息。
[0005] 为了实现上述目的,第一方面,提供一种用于无人设备的导航装置,所述无人设备上设置有第一天线和第二天线,所述装置包括:第一接收机,用于与所述第一天线耦合,根据所述第一天线发送的第一射频信号确定所述第一天线的第一位置信息和第一速度信息;第二接收机,用于与所述第二天线耦合,根据所述第二天线发送的第二射频信号确定所述第二天线的第二位置信息;惯性测量单元,用于采集加速度信息和速度信息;处理器组件,用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息,并根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息和所述角速度信息,确定所述无人设备的目标导航信息。
[0006] 可选地,所述处理器组件用于在所述第一接收机和所述第二接收机的状态满足预设条件的情况下,根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息。
[0007] 可选地,所述预设条件包括以下中的至少一者:所述第一接收机发送所述第一位置信息的时间与所述第二接收机发送所述第二位置信息的时间相同;所述第一接收机和所述第二接收机均满足实时动态载波相位差分定位条件;所述第一接收机的位置精度强弱度小于预设的强弱度阈值;所述第一接收机的第一经度误差标准差和第一纬度误差标准差以及所述第二接收机的第二经度误差标准差和第二纬度误差标准差均小于预设的标准差阈值。
[0008] 可选地,所述处理器组件包括第一处理器和第二处理器,其中,所述第一处理器与所述第一接收机和所述第二接收机连接,用于根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息;所述第二处理器与所述第一处理器连接,用于根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息和所述角速度信息,确定所述无人设备的目标导航信息,其中,所述第二处理器与所述惯性测量单元连接以从所述惯性测量单元接收所述加速度信息和所述角速度信息,或者所述第一处理器与所述惯性测量单元连接以从所述惯性测量单元接收所述加速度信息和所述角速度信息,并将所述加速度信息和所述角速度信息转发至所述第二处理器。
[0009] 可选地,所述第一接收机还用于每隔预设时长向所述处理器组件发送脉冲信号;所述处理器组件还用于在接收到所述脉冲信号后向所述惯性测量单元发送触发信号,以触发所述惯性测量单元发送所述加速度信息和所述角速度信息。
[0010] 可选地,所述处理器组件用于:根据所述加速度信息确定所述无人设备的初始俯仰角信息和初始横滚角信息;根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息、所述角速度信息、所述初始俯仰角信息和所述初始横滚角信息,确定所述无人设备的当前导航信息;获取所述惯性测量单元的第二速度信息;根据所述第一速度信息和所述第二速度信息,对所述当前导航信息进行修正,以获得所述无人设备的所述目标导航信息。
[0011] 可选地,所述根据所述第一速度信息和所述第二速度信息,对所述当前导航信息进行修正,包括:根据所述第一速度信息和所述第二速度信息确定滤波观测量;根据所述滤波观测量进行滤波处理,以得到滤波状态量;根据所述滤波状态量对所述当前导航信息进行修正,以获得所述无人设备的所述目标导航信息。
[0012] 可选地,所述第一接收机还用于每隔预设时长向所述处理器组件发送脉冲信号;所述处理器组件还用于根据接收到所述第一接收机发送的所述第一位置信息和所述第一速度信息的时刻,确定与最近一次接收到所述脉冲信号的时刻之间的时间差;所述根据所述第一速度信息和所述第二速度信息确定滤波观测量,包括:根据所述时间差确定所述第一天线的速度变化量,并根据所述速度变化量对所述第一速度信息进行修正,以获得所述第一天线的第三速度信息;根据所述第二速度信息和所述第三速度信息,确定所述滤波观测量。
[0013] 第二方面,提供一种用于无人设备的导航方法,所述无人设备上设置有第一天线和第二天线,所述方法包括:根据所述第一天线发送的第一射频信号确定所述第一天线的第一位置信息和第一速度信息;根据所述第二天线发送的第二射频信号确定所述第二天线的第二位置信息;采集加速度信息和角速度信息;根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息,并根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息和所述角速度信息,确定所述无人设备的目标导航信息。
[0014] 可选地,通过第一接收机接收所述第一位置信息和第一速度信息,通过第二接收机接收所述第二位置信息;所述方法还包括:确定所述第一接收机和所述第二接收机的状态是否满足预设条件;在确定所述第一接收机和所述第二接收机的状态满足所述预设条件的情况下,执行所述根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息的步骤。
[0015] 可选地,所述预设条件包括以下中的至少一者:所述第一接收机发送所述第一位置信息的时间与所述第二接收机发送所述第二位置信息的时间相同;所述第一接收机和所述第二接收机均满足实时动态载波相位差分定位条件;所述第一接收机的位置精度强弱度小于预设的强弱度阈值;所述第一接收机的第一经度误差标准差和第一纬度误差标准差以及所述第二接收机的第二经度误差标准差和第二纬度误差标准差均小于预设的标准差阈值。
[0016] 可选地,通过惯性测量单元采集所述加速度信息和所述角速度信息;通过第一接收机接收所述第一位置信息和第一速度信息;通过处理器组件确定所述当前航向角信息和所述目标导航信息;所述方法还包括:所述第一接收机每隔预设时长向所述处理器组件发送脉冲信号;所述处理器组件在接收到所述脉冲信号后向所述惯性测量单元发送触发信号,以触发所述惯性测量单元发送所述加速度信息和所述角速度信息。
[0017] 可选地,所述根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息和所述角速度信息,确定所述无人设备的目标导航信息,包括:根据所述加速度信息确定所述无人设备的初始俯仰角信息和初始横滚角信息;根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息、所述角速度信息、所述初始俯仰角信息和所述初始横滚角信息,确定所述无人设备的当前导航信息;获取惯性测量单元的第二速度信息;根据所述第一速度信息和所述第二速度信息,对所述当前导航信息进行修正,以获得所述无人设备的所述目标导航信息。
[0018] 可选地,所述根据所述第一速度信息和所述第二速度信息,对所述当前导航信息进行修正,包括:根据所述第一速度信息和所述第二速度信息确定滤波观测量;根据所述滤波观测量进行滤波处理,以得到滤波状态量;根据所述滤波状态量对所述当前导航信息进行修正,以获得所述无人设备的所述目标导航信息。
[0019] 可选地,通过第一接收机接收所述第一位置信息和第一速度信息;通过处理器组件确定所述当前航向角信息和所述目标导航信息;所述方法还包括:所述第一接收机每隔预设时长向所述处理器组件发送脉冲信号;所述处理器组件根据接收到所述第一位置信息和所述第一速度信息的时刻,确定与最近一次接收到所述脉冲信号的时刻之间的时间差;所述根据所述第一速度信息和所述第二速度信息确定滤波观测量,包括:根据所述时间差确定所述第一天线的速度变化量,并根据所述速度变化量对所述第一速度信息进行修正,以获得所述第一天线的第三速度信息;根据所述第二速度信息和所述第三速度信息,确定所述滤波观测量。
[0020] 第三方面,提供一种无人设备,所述无人设备上设置有第一天线和第二天线,所述无人设备还包括本公开第一方面提供的所述用于无人设备的导航装置。
[0021] 在上述技术方案中,无人设备上设置有两个天线,导航装置采用两个接收机模,其中,第一接收机可用于确定第一天线的第一位置信息和第一速度信息,第二接收机可用于确定第二天线的第二位置信息。处理器组件可首先根据第一位置信息和第二位置信息,确定无人设备的当前航向角信息,该当前航向角可以在确定目标导航信息时,保证航向精度,提高目标导航信息的精度和准确性,从而能够为无人设备提供有效的导航信息,保证无人设备的安全、精准运行。
[0022] 本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明
[0023] 附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
[0024] 图1是根据一示例性实施例示出的一种用于无人设备的导航装置的示意图。
[0025] 图2是根据另一示例性实施例示出的一种用于无人设备的导航装置的示意图。
[0026] 图3是根据一示例性实施例示出的一种确定目标导航信息的方法的流程图
[0027] 图4是根据一示例性实施例示出的一种确定滤波观测量的方法的流程图。
[0028] 图5是根据一示例性实施例示出的一种用于无人设备的导航方法的流程图。
[0029] 附图标记说明
[0030] 101第一天线                       102第二天线
[0031] 103第一接收机                     104第二接收机
[0032] 105惯性测量单元                   106处理器组件
[0033] 107第一处理器                     108第二处理器

具体实施方式

[0034] 以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。
[0035] 图1是根据一示例性实施例示出的一种用于无人设备的导航装置的示意图。如图1所示,该无人设备上可以设置有第一天线101和第二天线102。示例地,以无人设备为车辆为例,例如在车辆的车头位置处可以设置有一个天线,称为前天线,在车辆的车尾位置处可以设置有一个天线,称为后天线。又示例地,以无人设备为无人机为例,例如在无人机的前机身位置处可以设置一个天线,称为前天线,在无人机的后机身位置处可以设置一个天线,称为后天线。本公开中,第一天线101可作为前天线也可作为后天线,相应地,第二天线102可作为后天线也可作为前天线,本公开对此不作限定。第一天线101和第二天线102均可以用于接收导航卫星的射频信号。
[0036] 如图1所示,该导航装置100可以包括第一接收机103、第二接收机104、惯性测量单元105以及处理器组件106。
[0037] 第一接收机103,可以用于与第一天线101耦合,根据第一天线101发送的第一射频信号确定第一天线101的第一位置信息和第一速度信息。
[0038] 第二接收机104,可以用于与第二天线102耦合,根据第二天线102发送的第二射频信号确定第二天线102的第二位置信息。
[0039] 其中,第一天线101与第一接收机103之间可通过馈线连接。第一天线101可以用于接收导航卫星的第一射频信号,并将该第一射频信号发送至第一接收机103,第一接收机103可以对该第一射频信号进行处理,以确定出第一天线101的第一位置信息和第一速度信息。之后,第一接收机103可将该第一位置信息和该第一速度信息发送至处理器组件106。
[0040] 第二天线102与第二接收机104之间可通过馈线连接。第二天线102可以用于接收导航卫星的第二射频信号,并将该第二射频信号发送至第二接收机104,第二接收机104可以对该第二射频信号进行处理,以确定出第二天线102的第二位置信息。之后,第二接收机104可将该第二位置信息发送至处理器组件106。
[0041] 第一接收机103和第二接收机104分别可以为以下中的任一种:GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)接收机、GPS(Global Positioning System,全球定位系统)接收机、导航型接收机等。其中,接收机根据天线采集的导航卫星的射频信号,确定位置信息和速度信息的具体方式,可参照本领域相关技术,此处不再赘述。
[0042] 惯性测量单元105,可以用于采集加速度信息和角速度信息。
[0043] 惯性测量单元105(Inertial Measurement Unit,IMU)包含三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪。其中,加速度计可以采集无人设备在载体坐标系中的三轴的加速度信息,陀螺仪可以采集无人设备相对于导航坐标系的三轴的角速度信息。惯性测量单元105可将采集到的加速度信息和角速度信息发送至处理器组件106。
[0044] 处理器组件106,可以用于根据第一位置信息和第二位置信息,确定无人设备的当前航向角信息,并根据当前航向角信息、第一位置信息、第一速度信息、加速度信息和角速度信息,确定无人设备的目标导航信息。
[0045] 目标导航信息可以包括无人设备的位置信息、速度信息和姿态信息。具体地,位置信息可以包括经度信息、纬度信息、高度信息等,速度信息可以包括东向速度、北向速度、天向速度等,姿态信息可以包括航向角信息、俯仰角信息和横滚角信息等。
[0046] 在上述技术方案中,无人设备上设置有两个天线,导航装置采用两个接收机模块,其中,第一接收机可用于确定第一天线的第一位置信息和第一速度信息,第二接收机可用于确定第二天线的第二位置信息。处理器组件可首先根据第一位置信息和第二位置信息,确定无人设备的当前航向角信息,该当前航向角可以在确定目标导航信息时,保证航向精度,提高目标导航信息的精度和准确性,从而能够为无人设备提供有效的导航信息,保证无人设备的安全、精准运行。
[0047] 可选地,处理器组件106可以用于根据第一位置信息和第二位置信息,通过如下公式,确定当前航向角信息:
[0048]
[0049] 其中,表示当前航向角信息,x1表示第一位置信息在x轴的分量,y1表示第一位置信息在y轴的分量,x2表示第二位置信息在x轴的分量,y2表示第二位置信息在y轴的分量。
[0050] 可选地,处理器组件106可以用于在第一接收机103和第二接收机104的状态满足预设条件的情况下,根据第一位置信息和第二位置信息,确定无人设备的当前航向角信息。
[0051] 本公开中,预设条件可以包括以下中的至少一者:
[0052] (1)第一接收机103发送第一位置信息的时间与第二接收机104发送第二位置信息的时间相同。
[0053] 其中,第一接收机103发送的第一位置信息的数据中可包含有第一时间戳信息,第二接收机104发送的第二位置信息的数据帧中可包含有第二时间戳信息,处理器组件106可根据第一时间戳信息和第二时间戳信息,判断时间是否相同。如果时间相同,表明第一位置信息和第二位置信息是同一时刻的位置信息。这样,根据该第一位置信息和第二位置信息确定出的当前航向角信息更准确。
[0054] (2)第一接收机103和第二接收机104均满足实时动态载波相位差分定位条件。
[0055] 实时动态(Real-Time Kinematic,RTK)载波相位差分定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,可以实现高精度的定位。第一接收机103和第二接收机104均满足实时动态载波相位差分定位条件时,表明第一接收机103和第二接收机104的定位精度较高,确定出的位置信息和速度信息更准确。
[0056] (3)第一接收机103的位置精度强弱度小于预设的强弱度阈值。
[0057] 位置精度强弱度(Position Dilution of Precision,PDOP)即三维位置精度因子,为纬度、经度和高程等误差平方和的开根号值,可表征导航卫星的空间几何分布程度。通常情况下,被测量的导航卫星几何分布程度越好,接收机的PDOP越小,则定位精度越高。
该预设的强弱度阈值可以预先设置,例如可以设置为1.5。当第一接收机103的位置精度强弱度小于该预设的强弱度阈值时,表明导航卫星的几何分布程度较好,定位精度较高。
[0058] (4)第一接收机103的第一经度误差标准差和第一纬度误差标准差以及第二接收机104的第二经度误差标准差和第二纬度误差标准差均小于预设的标准差阈值。
[0059] 其中,经度误差标准差和纬度误差标准差越小,表明定位精确度越高。该预设的标准差阈值可预先设置,例如可以设置为0.015。
[0060] 本公开中,预设条件可以包括条件(1)、条件(2)、条件(3)、条件(4)中的一者或多者,例如预设条件可以同时包括以上四者。当预设条件包括上述的多者时,第一接收机103和第二接收机104的状态同时满足该多个条件时,处理器组件106再根据第一位置信息和第二位置信息,确定无人设备的当前航向角信息,使得确定出的当前航向角信息更准确。
[0061] 图2是根据另一示例性实施例示出的一种用于无人设备的导航装置的示意图。如图2所示,处理器组件106可以包括第一处理器107和第二处理器108。
[0062] 其中,第一处理器107可以与第一接收机103和第二接收机104连接,用于根据第一位置信息和第二位置信息,确定无人设备的当前航向角信息。第二处理器108与第一处理器107连接,第一处理器107可将该当前航向角信息以及第一位置信息和第一速度信息发送至第二处理器108。
[0063] 在一种实施方式中,第二处理器108可以与惯性测量单元105连接,以从惯性测量单元105接收加速度信息和角速度信息。惯性测量单元105与第二处理器108之间可通过SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)总线连接,提高加速度信息和角速度信息的传输速度。
[0064] 在另一种实施方式中,如图2所示,第一处理器107可以与惯性测量单元105连接,以从惯性测量单元105接收加速度信息和角速度信息,并将该加速度信息和该角速度信息转发至第二处理器108。惯性测量单元105与第一处理器107之间可通过SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)总线连接。
[0065] 第二处理器108可以用于根据当前航向角信息、第一位置信息、第一速度信息、加速度信息和角速度信息,确定无人设备的目标导航信息。
[0066] 本公开中,第一处理器107与第二处理器108的处理能可以根据需要设置,例如确定无人设备的目标导航信息的计算过程更复杂,因此,第二处理器108的处理能力可以大于第一处理器107。
[0067] 可选地,第一接收机103还可以用于每隔预设时长向处理器组件106发送脉冲信号;处理器组件106还可以用于在接收到脉冲信号后向惯性测量单元105发送触发信号,以触发惯性测量单元105发送加速度信息和角速度信息。
[0068] 其中,对于惯性测量单元105,可以设置一预设的频率阈值,使得惯性测量单元105按照该频率阈值发送加速度信息和角速度信息。然而,惯性测量单元105的时钟不准,可能无法按照该预设的频率阈值发送,且频率误差会随时间积累。因此,本公开中,通过发送触发信号的方式,触发惯性测量单元105发送加速度信息和角速度信息,可以为惯性测量单元105提供精确的时钟,防止其发送数据的频率不准确,同时有效避免频率误差随时间积累的问题。
[0069] 在一种实施方式中,惯性测量单元105可以与处理器组件106中的第二处理器108连接。在该实施方式中,第一接收机103可以每隔预设时长(如500ms或1s)向第一处理器107发送脉冲信号,第一处理器107在接收到该脉冲信号后,可将该脉冲信号转发至第二处理器108,由第二处理器108在接收到该脉冲信号后,向惯性测量单元105发送触发信号,以触发惯性测量单元105发送其采集到的加速度信息和角速度信息。
[0070] 在另一种实施方式中,如图2所示,惯性测量单元105可以与处理器组件106中的第一处理器107连接。在该实施方式中,第一接收机103可以每隔预设时长向第一处理器107发送脉冲信号,第一接收机103在接收到该脉冲信号后,可直接向惯性测量单元105发送触发信号,以触发惯性测量单元105发送其采集到的加速度信息和角速度信息。
[0071] 如此,由于第一接收机103的时钟较为精准,以其发送的脉冲信号为时间基准,向惯性测量单元105发送触发信号,可以有效避免惯性测量单元105发送频率不准确的问题。
[0072] 图3是根据一示例性实施例示出的一种确定目标导航信息的方法的流程图。如图3所示,处理器组件106可以用于执行S301-S304。
[0073] 在S301中,根据加速度信息确定无人设备的初始俯仰角信息和初始横滚角信息。
[0074] 示例地,第二处理器108在接收到加速度信息后,可以根据该加速度信息,通过如下公式,确定初始俯仰角信息和初始横滚角信息:
[0075]
[0076]
[0077] 具体地,θ表示初始俯仰角信息,β表示初始横滚角信息,ax表示加速度信息在x轴的分量,ay表示加速度信息在y轴的分量,az表示加速度信息在z轴的分量。
[0078] 在S302中,根据当前航向角信息、第一位置信息、第一速度信息、加速度信息、角速度信息、初始俯仰角信息和初始横滚角信息,确定无人设备的当前导航信息。
[0079] 确定当前导航信息的方式可参照本领域相关技术,例如可以采用卡尔曼滤波技术进行融合解算,以确定无人设备的当前导航信息。
[0080] 在S303中,获取惯性测量单元的第二速度信息。
[0081] 在一种实施方式中,第二处理器108可直接根据惯性测量单元105的加速度信息,确定第二速度信息,例如对加速度信息进行积分,得到该第二速度信息。
[0082] 在另一种实施方式中,惯性测量单元105自身可以根据采集到的加速度信息确定第二速度信息,并将该第二速度信息发送至处理器组件106。在该实施方式中,若惯性测量单元105与第二处理器108连接,则可将第二速度信息发送至第二处理器108;或者,若惯性测量单元105与第一处理器107连接,则可将第二速度信息发送至第一处理器107,由第一处理器107转发至第二处理器108。
[0083] 在S304中,根据第一速度信息和第二速度信息,对当前导航信息进行修正,以获得无人设备的目标导航信息。
[0084] 在该步骤中,第二处理器108可根据第一天线101的第一速度信息和惯性测量单元105的第二速度信息,确定滤波观测量,并根据该滤波观测量进行滤波处理,例如可以采用卡尔曼滤波技术进行滤波迭代,以得到滤波状态量。之后,根据滤波状态量对当前导航信息进行修正,以获得无人设备的目标导航信息。由于该目标导航信息是通过对当前导航信息进行修正之后得到的,因此,该目标导航信息更为精确。
[0085] 图4是根据一示例性实施例示出的一种确定滤波观测量的方法的流程图。如图4所示,处理器组件106还可以用于执行S401-S403。
[0086] 在S401中,根据接收到第一位置信息和第一速度信息的时刻,确定与最近一次接收到脉冲信号的时刻之间的时间差。
[0087] 由于数据传输过程需要消耗时间,因此,第一处理器107在接收第一位置信息和第一速度信息的过程中会产生一定的延时,并且,第一处理器107接收到之后解析出该第一位置信息和该第一速度信息也需要时间,也会产生一定的延时。本公开中,第一接收机103可以用于每隔预设时长(如500ms或1s)向处理器组件106发送脉冲信号,例如向第一处理器107发送脉冲信号,以第一接收机103发送的脉冲信号为时间基准,可以准确确定该时间差。
[0088] 示例地,可以在第一处理器107中设置一个定时器中断程序,例如50μs定时器,第一处理器107在接收到第一接收机103发送的脉冲信号时,定时器进行计数,每隔50μs将计数加1,并在接收到第一接收机103发送的第一位置信息和第一速度信息的时刻,停止计数,并记录计数值为k,则该时间差可以根据计数值k与50μs的乘积来确定。
[0089] 在S402中,根据时间差确定第一天线的速度变化量,并根据速度变化量对第一速度信息进行修正,以获得第一天线的第三速度信息。
[0090] 第一处理器107在确定上述的时间差之后,可将该时间差发送至第二处理器108。第二处理器108可以存储第一天线101的速度信息,根据存储的速度信息,确定出在该时间差内(如30ms),第一天线101的速度变化量,并可以根据该速度变化量,对第一速度信息进行修正,以获得第一天线101的第三速度信息。示例地,可以将速度变化量与第一速度信息之和,作为第一天线101的第三速度信息。
[0091] 在S403中,根据第二速度信息和第三速度信息,确定滤波观测量。
[0092] 其中,可以将第一天线101的第三速度信息与惯性测量单元105的第二速度信息之差,确定为滤波观测量。由于第一天线101的第三速度信息是根据时间差补偿之后的速度信息,避免了传输延时的影响,因此,确定出的滤波观测量更准确,从而根据滤波观测量得到的滤波状态量,以及最后确定的目标导航信息更准确。
[0093] 基于同一发明构思,本公开还提供一种用于无人设备的导航方法,该无人设备上设置有第一天线和第二天线。图5是根据一示例性实施例示出的一种用于无人设备的导航方法的流程图。如图5所示,该方法可以包括S501-S504。
[0094] 在S501中,根据第一天线发送的第一射频信号确定第一天线的第一位置信息和第一速度信息。
[0095] 在S502中,根据第二天线发送的第二射频信号确定第二天线的第二位置信息。
[0096] 在S503中,采集加速度信息和角速度信息。
[0097] 在S504中,根据第一位置信息和第二位置信息,确定无人设备的当前航向角信息,并根据当前航向角信息、第一位置信息、第一速度信息、加速度信息和角速度信息,确定无人设备的目标导航信息。
[0098] 通过上述技术方案,根据第一位置信息和第二位置信息,确定无人设备的当前航向角信息,该当前航向角可以在确定目标导航信息时,保证航向精度,提高目标导航信息的精度和准确性,从而能够为无人设备提供有效的导航信息,保证无人设备的安全、精准运行。
[0099] 可选地,通过第一接收机接收所述第一位置信息和第一速度信息,通过第二接收机接收所述第二位置信息;所述方法还包括:确定所述第一接收机和所述第二接收机的状态是否满足预设条件;在确定所述第一接收机和所述第二接收机的状态满足所述预设条件的情况下,执行所述根据所述第一位置信息和所述第二位置信息,确定所述无人设备的当前航向角信息的步骤。
[0100] 可选地,所述预设条件包括以下中的至少一者:所述第一接收机发送所述第一位置信息的时间与所述第二接收机发送所述第二位置信息的时间相同;所述第一接收机和所述第二接收机均满足实时动态载波相位差分定位条件;所述第一接收机的位置精度强弱度小于预设的强弱度阈值;所述第一接收机的第一经度误差标准差和第一纬度误差标准差以及所述第二接收机的第二经度误差标准差和第二纬度误差标准差均小于预设的标准差阈值。
[0101] 可选地,通过惯性测量单元采集所述加速度信息和所述角速度信息;通过第一接收机接收所述第一位置信息和第一速度信息;通过处理器组件确定所述当前航向角信息和所述目标导航信息;所述方法还包括:所述第一接收机每隔预设时长向所述处理器组件发送脉冲信号;所述处理器组件在接收到所述脉冲信号后向所述惯性测量单元发送触发信号,以触发所述惯性测量单元发送所述加速度信息和所述角速度信息。
[0102] 可选地,所述根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息和所述角速度信息,确定所述无人设备的目标导航信息,包括:根据所述加速度信息确定所述无人设备的初始俯仰角信息和初始横滚角信息;根据所述当前航向角信息、所述第一位置信息、所述第一速度信息、所述加速度信息、所述角速度信息、所述初始俯仰角信息和所述初始横滚角信息,确定所述无人设备的当前导航信息;获取惯性测量单元的第二速度信息;根据所述第一速度信息和所述第二速度信息,对所述当前导航信息进行修正,以获得所述无人设备的所述目标导航信息。
[0103] 可选地,所述根据所述第一速度信息和所述第二速度信息,对所述当前导航信息进行修正,包括:根据所述第一速度信息和所述第二速度信息确定滤波观测量;根据所述滤波观测量进行滤波处理,以得到滤波状态量;根据所述滤波状态量对所述当前导航信息进行修正,以获得所述无人设备的所述目标导航信息。
[0104] 可选地,通过第一接收机接收所述第一位置信息和第一速度信息;通过处理器组件确定所述当前航向角信息和所述目标导航信息;所述方法还包括:所述第一接收机每隔预设时长向所述处理器组件发送脉冲信号;所述处理器组件根据接收到所述第一位置信息和所述第一速度信息的时刻,确定与最近一次接收到所述脉冲信号的时刻之间的时间差;所述根据所述第一速度信息和所述第二速度信息确定滤波观测量,包括:根据所述时间差确定所述第一天线的速度变化量,并根据所述速度变化量对所述第一速度信息进行修正,以获得所述第一天线的第三速度信息;根据所述第二速度信息和所述第三速度信息,确定所述滤波观测量。
[0105] 关于上述实施例中的方法,其中各个步骤执行操作的具体方式已经在有关该装置的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
[0106] 本公开还提供一种无人设备,所述无人设备上设置有第一天线和第二天线,所述无人设备还包括上述提供的所述用于无人设备的导航装置100。该无人设备可以是无人配送车、无人机、机器人、无人船等。
[0107] 以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0108] 另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0109] 此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。
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