GPS導航中應用的各種輔助傳感器介紹
作者:admin   發布時間:2015/11/10 19:30:15   瀏覽次數:4214
GPS導航是一種常用的定位系統,方向主要由電子羅盤、陀螺儀等傳感器提供,距離則由加速度傳感器提供、當然有些應該當中也經常使用電子羅盤或陀螺儀來推算距離,高度則一般由氣壓傳感器來測量。
在使用了盲區補償傳感器的GPS導航系統,如果GPS沒有丟失信號,可以使用GPS衛星進行導航,如果丟失了GPS信號,則使用輔助傳感器進行補償,推算出行進的距離及方向。因為需要在目的地之間標記出路線圖,因此在只有GPS的系統中,當沒有衛星信號時,就需要輔助傳感器推算標記路線。
電子羅盤提供的是靜態的絕對方向信息,而陀螺提供的是汽車轉向的瞬間角速度(角度)變化信息。當汽車行駛在磁場干擾大的地方(比如鐵橋上,軟磁干擾很大),這時電子羅盤的偏差就會相對很大,而陀螺儀提供的轉向信息就成為判斷方向的主要依賴。陀螺儀在使用中,還存在累計誤差和漂移,功耗大的問題,而且由于陀螺提供的只是瞬間轉向信息,既然是轉向角度,那么就需要參照基準方向,才知道轉過了多少角度,這時指南針提供的絕對方向就成為陀螺的參照方向(轉向的初始方向)。可見,陀螺和電子羅盤是相互補償的,兩個一起使用能達到更好的效果。但是出于成本考慮,如果只能選一種,那么寧愿選擇電子羅盤,因為電子羅盤所起的作用更大。
陀螺在使用過程中,還有一個問題,就是要得到準確的瞬間水平轉向信息,陀螺就必須保持軸線總是垂直于水平面(Yaw陀螺)。如果陀螺安裝不垂直或者因為車體轉彎傾斜,就會導致軸線不垂直于水平面,Yaw陀螺測出來就是一個斜面上的Yaw轉向信息,導致導航誤差。這時候,加速度傳感器的傾角分量又可以為Yaw陀螺進行傾斜補償。或者增加一個橫滾(Roll)陀螺,當然也可以直接使用雙軸陀螺。
加速度在GPS導航補償系統中主要是計算行進距離,通過加速度傳感器輸出的加速度值通過積分計算出速度,通過速度的積分再得到距離,從而推算物體的即時位置,從而實現GPS衛星信號丟失的補償作用。
高度計在GPS導航中,能夠提高導航的精度,這叫做高程盲區補償,通常GPS提供x,y,z,heading,Time信息,x,y即經緯度,z就是高度。通常,GPS輸出的這5個信息的信號準確度是同步的,如果高度不準,那么其他信息都可能不準,反之亦然。
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