自动驾驶-导航定位

目录

1.简介

2.IMU 定位原理

2.1 加速度计

2.2 磁力计

2.3 陀螺仪

3.GPS 定位原理

3.1 直接GPS定位

3.2 差分GPS定位

4.轮速差速航迹推算

4.1 差速器

4.2 航迹推算

5.四元数与姿态解算

5.1 欧拉角

5.2 四元数

6.多重定位融合

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1.简介

自动驾驶中，一般用到的导航定位技术包括，惯性导航以及GPS定位导航，惯性导航一般用到IMU，此外为了进一步确保定位的可信度，还会采集轮速，进行航迹推演，最终实现多重定位的融合。

2.IMU 定位原理

IMU为惯性测量单元，一般其内部集成了 加速度计+磁力计+陀螺仪，下面分别简要介绍各个传感器的原理。

2.1 加速度计

如图所示，原理非常简单，就是牛顿方程，F = ma;

那么分解到三个坐标系为：Fx = m ax    Fy = m ay  Fz = m ax.

2.2 磁力计

一般采用北方向为y轴，因此磁力计可以测量出当前的航向相对y轴的夹角。

2.3 陀螺仪

陀螺仪的原理，即为采用科里奥利力，首先形象说明一下场景，一物体，在转动的圆盘上（圆盘无摩擦），假如我们站在圆盘外面看，则 物体从A到B点运动。

好，现在我们换个角度，假设这个时候，你站在圆盘上，从A直视B点，这个时候，你会发现屋里沿着曲线，从A到B'运动。

所以科里奥利力是由于你选择了一个旋转坐标系，引入的一个假想力。

下面我们进一步推导科里奥利力

首先圆盘以w角速度旋转，物体相对地面的速度为v，下面我们转变思路，换成圆盘当我们的坐标系。

那么相当于物体相对圆盘向相反方向转动。

此时物体相对圆盘的速度为 Vref  = v + w r （矢量和）  对其求导可进一步推导

   

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