导航工具箱™使您可以建模惯性测量单元(IMU),全局定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)。您可以通过将模型的属性设置为来自硬件数据表的值来绘制特定的硬件。您可以调整环境和噪声属性以模拟真实世界环境。您可以使用这些模型测试和验证您的融合算法或占位符,同时开发更大的应用程序。
本教程提供了导航工具箱中的惯性传感器和GPS模型的概述。
要了解如何生成驱动传感器型号的地面真理运动,请参阅WayPointTrajectory.
和kinematictrajectory.
。
IMU是安装在平台上的电子设备。IMU包括报告平台运动的各种信息的单个传感器。IMUS组合多个传感器,其可包括加速度计,陀螺仪和磁力计。
使用这个工具箱,从IMU模型返回的测量值使用以下单位和坐标约定。
输出 | 描述 | 单位 | 坐标系统 |
---|---|---|---|
加速 | 当前加速度计读数 | 小姐2 | 传感器的身体 |
角速度 | 目前的陀螺仪阅读 | rad /秒 | 传感器的身体 |
磁场 | 当前磁强计读数 | μT | 传感器的身体 |
通常,IMU返回的数据融合在一起,并将其解释为平台的卷,间距和偏航。现实世界的IMU传感器可以为每个单独的传感器具有不同的轴。导航工具箱提供的模型假设各个传感器轴进行对齐。
要创建IMU传感器模型,请使用imusvesor.
System Object™。
IMU = imuSensor
IMU = Imusensor具有属性:Imutype:'Accel-Gyro'Samplege:100温度:25加速度计:[1×1 Accelparams]陀螺仪:[1×1 gyroparams] Ormantstream:'全球流'
默认的IMU模型包含一个理想的加速度计和一个理想的陀螺仪。的加速
和gyroparams
对象定义加速度计和陀螺仪配置。您可以设置这些对象的属性来模拟特定的硬件和环境。有关IMU参数对象的更多信息,请参见加速
,gyroparams
, 和magparams
。
为了对接收到的IMU传感器数据进行建模,使用平台的ground-truth加速度和角速度调用IMU模型:
trueaciceleration = [1 0 0];trueangularvelocity = [1 0 0];[AcceleromaterReadings,Gyroscopereadings] = IMU(TrueacicEleration,TrueangularVelocity)
加速度计读数= -1.0000 9.8100陀螺仪读数= 100
您可以生成输入到IMU模型的真实轨迹kinematictrajectory.
和WayPointTrajectory.
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全球定位系统(GPS)为地球表面的平台(接收器)提供3-D位置信息。
全球定位系统由一群不断围绕地球运行的卫星组成。卫星保持这样一种配置,即平台总是在至少四颗卫星的视线范围内。通过测量从卫星到平台的信号的飞行时间,平台的位置可以三边测量。卫星对广播信号进行时间戳,然后与接收到的平台时钟进行比较。需要三颗卫星才能在三维空间中将一个位置三边化。第四颗卫星需要校正平台和卫星之间的时钟同步错误。
导航工具箱提供的GPS模拟模型已经处理和解释为高度,纬度,经度,速度,奠基和课程的平台(接收器)数据。
GPS模型返回的测量值使用以下单位和坐标约定。
输出 | 描述 | 单位 | 坐标系统 |
---|---|---|---|
LLA | 基于wgs84椭球地球模型的大地坐标当前全球位置读数 | 度(纬度),度(经度),米(高度) | LLA |
速度 | 来自GPS的当前速度读数 | 小姐 | 当地NED |
水平速度 | 全球定位系统当前的地面速度读数 | 小姐 | 当地NED |
课程 | 当前课程阅读GPS | 度 | 当地NED |
GPS模型允许您设置高精度和噪声参数,以及接收器更新速率和参考位置。
要创建GPS模型,请使用GPSSensor.
系统对象。
全球定位系统(GPS) = gpsSensor
GPS =具有属性的GPSSensor:Updaterate:1 Hz参考单元:[0 0 0]【Deg Deg M] TroughtPositacal
为了建模接收GPS传感器数据,将GPS模型与平台的地面真实位置和速度调用:
truePosition = [1 0 0];trueVelocity = [1 0 0];(LLA、速度、水平、课程)= GPS (truePosition trueVelocity)
LLA = 0.0000 0.0000 0.3031速度= 1.0919 -0.0008 -0.1308奠定= 1.0919课程= 359.9566
您可以使用您输入GPS模型的地面真实轨迹kinematictrajectory.
和WayPointTrajectory.
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惯性导航系统(INS)使用类似于IMU上的惯性传感器:加速度计、陀螺仪和磁力计。惯导系统融合惯性传感器数据来计算平台的位置、方位和速度。INS/GPS使用GPS数据来校正INS。通常,惯导和GPS读数与扩展卡尔曼滤波器融合,其中惯导读数用于预测步骤,GPS读数用于更新步骤。当GPS信号不可靠时,INS/GPS常用的方法是推算船位。
“INS / GPS”是指整个系统,包括过滤。由导航工具箱提供的INS / GPS模拟模型INS / GPS并返回惯性传感器和GPS接收器报告的位置,速度和方向,基于地面真理运动。
从INS/GPS返回的测量值使用以下单位和坐标约定。
输出 | 描述 | 单位 | 坐标系统 |
---|---|---|---|
位置 | 从INS/GPS读取的当前位置 | 米 | 当地NED |
速度 | 来自INS/GPS的当前速度读数 | 小姐 | 当地NED |
取向 | 当前从INS/GPS的方位读数 | 四元数或旋转矩阵 | N/A |