[发明专利]一种车用低成本微机械惯导系统自主导航定位方法

摘要

本发明属于智慧库房无人运货车用微惯性定位技术领域，具体涉及一种车用低成本微机械惯导系统自主导航定位方法；该方法包括以下步骤：首先微机械惯导系统启动自检，自检成功后，控制中心向微机械惯导系统发送“初始工作指令”；其次微机械惯导系统进行初始准备，完成初始位置装订；然后控制中心依据待存/取物品位置规划运货车行驶路径；运货车接收到控制中心的路径规划后，实时利用微机械惯导系统的加速度计进行单向定位解算，进行自主导航定位，并将解算得到的位置坐标值通过无线网络实时发送给控制中心，完成运货车的导航定位。

主权项

1.一种车用低成本微机械惯导系统自主导航定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：定义如下两个三维直角坐标系：(1)运货车载体坐标系：以运货车前向为X轴、车上方为Y轴、车右侧为Z轴的坐标系；(2)导航坐标系：以北向为N轴、天向为U轴、东向为E轴的坐标系；库房按横纵网格线布局，运货车沿网格线行驶，横纵交叉网格点称为就位点，就位点含位置标签，运货车根据位置标签得到当前位置；横纵网格线交织出网洞，网洞内设置若干存物格；存物格及就位点在库房内的位置事先进行标定；位置坐标形式如式(1)所示：(N.XXXXX，E.XXXXX)         (1)式中：N是由南向北第N条运动轨迹，E是由西向东第E条运动轨迹；N后面的XXXXX是运货车与最近南边就位点间的距离，单位为cm；E后面的XXXXX是运货车与最近西边就位点间的距离，单位为cm；(1)若运货车沿某轨迹向北或向南行驶，位置坐标为(N.XXXXX,E)；则，E为运货车当前正在行驶的第E条南北向路径，N为离运货车南边最近的东西向路径，小数点后XXXXX是运货车与南边最近就位点间的距离；(2)若运货车沿某轨迹向东或向西行驶，位置坐标为(N,E.XXXXX)；则，N为运货车当前正在行驶的第N条西东向路径，E为离运货车西边最近的南北向路径，小数点后XXXXX是运货车与西边最近就位点间的距离；步骤一、微机械惯导系统启动自检；所述微机械惯导系统包括微加速度计模块和微磁强计模块；当运货车存/取货时，微机械惯导系统开机启动、自检，并实时通过无线网络向控制中心发送自身状态；若自检失败，则向控制中心报故障，等待维修；若自检成功，则向控制中心报成功，控制中心通过无线网络向微机械惯导系统发送初始工作指令；步骤二、微机械惯导系统初始准备；微机械惯导系统以上次关机时位置信息启动；微机械惯导系统利用上次关机时保存的位置信息完成初始位置装订；利用微磁强计模块计算运货车的航向角，计算公式如下：式中：M_x、M_z分别为X和Z向磁强计输出，单位为gauss；为磁偏角，根据地球磁场模式WMM2010可得当地磁偏角，单位为°；为航向角，单位为°，北偏西为正，范围在(0°，360°)；运货车只沿4个运动方向行驶，当库房正南、正东布局，运货车只有4个航向角分别为北向0°，西向90°，南向180°，东向270°；因此，运货车行驶航向角与磁航向角的对应关系如下：微机械惯导系统得出运货车当前位置和航向角，完成初始准备工作；步骤三、运货车行驶路径规划；运货初始车准备完毕后，将其当前位置、航向及准备就绪信息发送给控制中心；控制中心根据运货车当前位置、待存/取物品位置，为运货车规划行驶路径；步骤四、自主导航定位；运货车接收到控制中心的路径规划后，实时利用微机械惯导系统的加速度计进行单向定位解算，计算公式如下：式中：分别为加速度计出厂标定补偿后的比力输出，单位为m/s²；A_x、A_y、A_z分别为加速度计沿载体系等效比力输出，理论上A_y、A_z为0，单位为m/s²；φ_x、φ_y、φ_z分别为加速度计与载体坐标系间的安装误差角，微机械惯导系统装入运货车后已标校，单位为rad；v为运货车行驶速度，单位为m/s；v₀为运货车初始速度，初始车速为0，单位为m/s；P为运货车前进方向的位移，单位为m；解算的P值转换为公式(1)约定的位置坐标值，微机械惯导系统将解算得到的位置坐标值通过无线网络实时发送给控制中心。