|
Города уплотняются, радиодиапазон насыщается, дороги прокладываются друг-под-другом и количество перебоев в работе навигации на основе GPS увеличивается. Мы пользуемся тоннелями и парковками в многоэтажных домах, где навигации вообще никакой нет. И тут самое время вспомнить, как электроника ориентировалась раньше, до GPS. Инерциальная система (ИНС) - счисление пути было основным алгоритмом навигации кораблей и самолетов. Это была надежная непрерывная работа, но она требовала калибрации и периодической привязки к абсолютным координатам, от чего считать широту и долготу. Поэтому актуальность GPS и аналогов бесспорна - они предоставляют абсолютные координаты автоматически ежесекундно пока радиосигналы от них проходят хорошо.
Рис 1. Гибридная GPS-ИНС установка Antamur на чипе U-BLOX. Можно подключить к компьютеру или Android устройству, длина 115 мм. Также известны аналогичные установки Trimble, Tyco, Навис и др.
Отсюда возникла идея гибридной установки - поправки, калибрацию и отправные точки брать с GPS, а относительные перемещения, небольшие, до 1км поездки вычислять упрощенными инерциальными методами. Упрощенными потому, что в самолетах и кораблях инерциальный блок большой и с семизначным ценником, а в гибридной установке все это в виде микросхем стоимостью до ста грин. Да, она не удержит курс в течение часов автономной работы, но для поездок с частичным выездом под открытым небом она как раз и подходит.
Рис 2, 3, 4. Работа навигации не прекращается даже в 2км тоннеле, записывается трек, отображается положение, держится маршрут. Привязка к дороге отключена.
Принципиальное отличие от GPS в деталях. Во-первых, гибридная установка чувствует землю и если машина стоит, то координаты фиксируются, без какого либо дрейфа и сложных неоднозначных алгоритмических старт-стопных фильтров. Во-вторых, направление, если автомобиль едет прямо по улице, то его метка на экране уже никогда не "уползет" на соседнюю сторону, а если автомобиль поворачивает, то и метка повернет вовремя и на верный угол даже в полностью радионепроницаемой обстановке.
Рис 5. Трек в тоннеле длиной 2км чипа LEA-6R с прошивкой 7.03 ADR в режиме ИНС.
Рис 6. Самое сложное место - выезд из тоннеля, где появляется GPS и поправляет ИНС.
Рис 7. Побольше поворотов. Многоэтажная парковка под магазином. Опять ИНС режим.
Рис 8. Смотрим выезд из здания на дорогу. Петель было достаточно для запутывания, но выезд четкий.
Рис 9, 10, 11. Три тоннеля на садовом, Арбат, Ленинский и Таганка. Трек даже не дрогнул.
Специальный алгоритм, отработанный в фирме U-BLOX, фильтр Калмана вовремя автоматически переключает гибридную установку между режимами ИНС и GPS. Все время пока хорошо принимаются спутниковые сигналы он работает как обычный GPS, выдает координаты авто, но кроме того занимается калибрацией датчиков - одометра и гироскопа. Вычисляет сколько пульсов VSS в километре и где нули у гироскопа при текущей температуре. А если радиосигналы извне сомнительные, то алгоритм переключается на автономный режим ИНС. В результате получается надежное и совершенно непрерывное навигационное обеспечение и в большом городе, в тоннелях, горах, в лесу и под ЛЭП.
Непрерывная линия через город полный мостов и тоннелей с заездом на многоэтажную парковку.
Все картинки и треки собраны за одну поездку.
Треки можно загрузить: Трек GoogleEarth или Трек GPX c OSM
Есть готовые приборы, если есть интерес участие в проекте такой контакт: Там-же информация по подключению к проводке автомобиля и прочие подробности.
Обсудить на форуме
30.09.2014
|
