智能网联汽车感知技术 课件 项目5 组合导航的装配与调试

项目五组合导航的装配与调试目录GNSS定位原理概述北斗定位原理GNSS定位误差来源RTK定位技术车载GNSS参数IMU工作原理概述陀螺仪工作原理车载IMU参数IMU定位误差来源组合导航工作原理概述GNSS（GlobalNavigationSatelliteSystem）全球卫星导航系统

美国的全球定位系统（GPS，GlobalNavigationSystem,）俄罗斯的GLONASS系统欧盟的GALILEO系统中国的北斗导航卫星系统（BDS，BeiDouNavigationSatelliteSystem）北斗定位原理2020年7月29日，北斗三号最后一颗组网卫星已入网工作。北斗系统总共55颗卫星，分3种轨道：GEO，MEO，ISEO。北斗定位原理L=T·c测距原理：GNSS定位误差来源RTK定位技术RTK（Real-TimeKinematic，实时动态运动），载波相位差分技术基准站观测和接收卫星数据；基准站通过旁边的无线电台（数据链），将观测数据实时发送给流动站（距离一般不超过20公里）；流动站收到基准站数据的同时，也观测和接收了卫星数据；流动站在基准站数据和自身数据的基础上，根据相对定位原理，进行实时差分运算，从而解算出流动站的三维坐标。RTK定位技术网络RTK技术车载GNSS参数（华信天线）IMU概述定位模块除了需要告诉系统车辆的当前位置之外，还提供更多的信息，实际上定位模块还需要提供车辆当前的运动状态，例如：车的航向，速度，加速度，角速度等状态信息。图1位置信息图2状态信息IMU概述IMU（Inertialmeasurementunit）惯性测量单元，是测量物体三轴姿态角（或角速率）以及加速度的装置。一般的，一个IMU内会装有三轴的陀螺仪和三个方向的加速度计，来测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。

陀螺仪工作原理(1)定轴性：是指陀螺转子高速旋转时，在没有任何外力作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向。(2)进动性：是指陀螺转子高速旋转时，若外力矩作用于外环轴，陀螺主轴将绕内环轴转动。若外力矩作用于内环轴，陀螺主轴将绕外环轴转动。转动角速度方向与外力矩作用方向相互垂直。角动量守恒定律陀螺仪工作原理MEMS（

Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统）陀螺仪也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。主要由传感器、作动器（执行器）和微能源三大部分组成。常见的MEMS产品尺寸一般都在3mm×3mm×1.5mm，甚至更小。科里奥利力这是一种在非惯性参考系下引入的惯性力，是非真实存在的力。黑色质量块以特定的速度V沿着一个方向移动一个外部角速度被施加产生科里奥利力，导致质量块发生相比于施加角速度方向的垂直位移陀螺仪工作原理VωF车载IMU参数星网宇达，Newton-M2车载卫星/惯性组合导航系统由高精度测绘级卫星接收板卡、三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计组成。产品可在星况良好的环境下提供厘米级定位精度，并在卫星信号遮挡、多路径等环境下长时间保持位置、速度、姿态精度。IMU定位误差来源组合导航工作原理GNSS多路径现象卫星信号经过障碍物的折射和反射来到接收机，很明显，这种情况下信号传播的时间被延长了，随之带来定位误差。单一GNSS系统定位的缺陷：高度依赖卫星信号质量，在信号受影响的环境下定位误差大在无卫星信号的地方，无法输出位置速度测量值输出不平顺定位输出频率低组合导航工作原理IMU误差累积（闭着眼睛走路）如果某一步的测量值出现误差，此误差会随着时间的推移被不断积累和放大。单一IMU没有绝对定位信息。它可以刻画出准确的路径，但并不知道路径的起始点在哪里。组合导航工作原理（卫惯）组合导航组成：卫-卫星定位系统（GNSS-GlobalNavigationSatelliteSystem）惯-惯性测量模块（IMU-Inertialmeasurementunit）组合导航工作原理组合导航系统框架：组合导航系统内置的算法，会实时监测所有状态参数，调整预测值与测量值之间的权重关系，来最大程度地减小定位定向误差。组合导航工作原理根据不同的数据融合方式，将组合导航分成了松耦合、紧耦合和深耦合三种形态。松耦合组合导航工作原理紧耦合组合导航工作原理深耦合组合导航工作原理项目五组合导航的装配与调试目录Ubuntu系统下文件的创建方法IMU参数配置方法及关键参数关键参数配置方法实验台架定位脚本的运行定位效果验证1、ubuntu系统下文件的创建方法touch命令在需要创建文件的位置，右键选择打开终端，输入命令：touchtest01.txttest01.txt即为需要创建的文件名及扩展名2、IMU配置文件IMU配置文件的具体内容参考教材，其中几条关键信息：命令目的注意事项$cmd,set,leverarm,gnss,0,-0.1,0.6*ff设置RTK主天线在IMU坐标系中的位置需要将0，-0.1，0.6字段替换为实际测量值$cmd,set,localip,192,168,0,123*ff设置IMU在局域网下的ip地址此地址需根据实际型号填写不同的ip值$cmd,set,localgate,192,168,0,1*ff中192.168.0.1设置IMU在局域网下的网关地址网关的值需要与ip地址段项匹配$cmd,set,netuser,qianxun1234:abc123*ff设置组合导航系统与千寻服务器通讯的账号和密码将qianxun1234:abc123字段替换为实际购买的账号和密码2、IMU配置文件IMU配置文件的配置方法：1在Device选项中选择/dev/ttyS0设备2点击open将设备端口打开3在点击sendfile按钮将imusysinfo.conf文件发送给IMU2、IMU配置文件IMU配置后的验证1：1、使用cutecom软件将imusysinfo.conf文件发送给IMU；2、检查cutecom软件的输出值是否与配置文件一致。2、IMU配置文件IMU配置后的验证2：1、检查IMU是否正确获得局域网中的ip地址；2、使用ping192.168.0.123命令，观察其返回值。3、定位脚本的运行启动dreamview，模式选择DevKitPerceptionPlat，车辆选择DevKitNew，地图选择SunyvaleBigLoop：3、定位脚本的运行重新打开一个终端，进入docker环境后输入命令：./bazel-bin/modules/tools/sensor_calibration/fake_tf_pose_publisher运行定位数据发布脚本，并保持该终端运行，不要关闭，如图所示。3、定位脚本的运行在docker中启动cyber_monitor工具，并找到/apollo/localization/pose条目，按回车键进入。3、定位脚本的运行position中的x、y和z值指的是当前车辆在utm坐标系下的三维坐标；orientation下的qx、qy、qz和qw值指的是车辆的姿态信息，用四元数来表示车辆的姿态；linear_velocity和linear_acceleration两个条目下的数据分别表示当前车辆沿着x轴、y轴和z轴方向的速度和加速度值；heading条目下的数据指当前的航向角。3、定位脚本的运行观察定位效果：车辆可以正常在高精地图中定位。项目五组合导航的装配与调试目录CAN卡驱动及检查1.启动CAN卡驱动脚本2.检查驱动是否成功二.车辆定位启动和检查1.启动定位模块2.检查定位条目信息三.录制轨迹四.回放轨迹1、CAN卡驱动及检查使用start.sh脚本在终端中使用命令cdsocketcan/命令切换到socketcan文件夹在该文件夹内运行

bashstart.sh脚本1、CAN卡驱动及检查使用start.sh脚本在终端中使用命令ifconfig命令检查终端输出结果是否包含can0和can1两条信息，如图所示如不包含则重复执行bashstart.sh命令再一次尝试启动CAN卡驱动后再次检查2、车辆定位启动和检查启动dreamview后选择RTK模块和对应的车辆代号，在modulecontroller标签页中选择打开gps、localization和canbus

3个模块2、车辆定位启动和检查在docker环境下打开cyber_monitor工具，查看/apollo/canbus/chassis条目、/apollo/canbus/chassis_detail条目和/apollo/localization/pose条目数据是否为绿色状态，帧率在100左右2、车辆定位启动和检查检查/apollo/sensor/gnss/bestpose条目下的sol_type值应为NARROW_INT3、轨迹录制保持Canbus、GPS和Localization模块打开，继续打开RTKRecorder模块，打开后立即遥控车辆前进至目标位置，并关闭RTKRecorder模块。3、轨迹录制在录制轨迹过程中需要注意以下几个问题：打开RTKRecorder功能后即开始使用遥控器遥控车辆行驶，轨迹录制完成后及时关闭该功能；数据录制过程中不要关闭该功能，如关闭后再次打开，则轨迹记录从再次打开的位置开始录制；同一段轨迹中不要使用倒挡；遥控车辆行驶录制轨迹数据时车辆速度不应过快防止车辆失控，不要尝试录制速度大于4m/s的轨迹。轨迹录制后，其数据保存路径为~/apollo/data/log/，在该路径下应生成garage.csv和garage-x-x-x.csv两个文件，其中gar