型号IMU,GPS和INS / GPS

导航工具箱™使您能够惯性测量单元(IMU),全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)的模型。您可以通过从硬件数据表你的模型属性设置为值模拟特定的硬件。你可以调整的环境和噪声特性来模拟真实世界的环境。您可以使用这些模型来测试和验证您的融合算法或占位符在开发大型应用程序。

本教程提供惯性传感器和GPS机型的导航工具箱的概述。

要了解如何生成驱动传感器型号的地面实况运动,看waypointTrajectorykinematicTrajectory

惯性测量单元

IMU的是安装在平台上的电子装置。该IMU由单个的传感器,报告有关该平台的运动各种信息。的IMU结合多个传感器,其可包括加速计,陀螺仪,和磁力。

有了这个工具箱,测量从IMU模型使用返回以下单位和协调约定。

产量 描述 单位 坐标系
促进 当前的加速度读数 多发性硬化症2 传感器体
角速度 目前的陀螺仪读数 弧度/秒 传感器体
磁场 目前的磁强计读数 μT 传感器体

通常情况下,通过惯性测量返回的数据融合在一起,并将其解释为侧倾,俯仰和平台的偏航。真实世界的IMU传感器可以为每个单独的传感器的不同轴。由导航工具箱提供的模型假设各个传感器的轴对齐。

要创建一个IMU传感器型号,使用imuSensor系统对象™。

IMU = imuSensor
IMU = imuSensor与属性:IMUType:“加速 - 陀螺SAMPLERATE:100温度:25加速度计:[1×1 accelparams]陀螺仪:[1×1 gyroparams] RandomStream: '全局流'

默认IMU模型包含理想的加速计和陀螺仪的理想。该accelparamsgyroparams对象定义的加速度计和陀螺仪的配置。您可以将这些对象来模拟特定的硬件和环境的性能。有关IMU参数对象的详细信息,请参阅accelparamsgyroparamsmagparams

为了模拟接收IMU传感器数据,调用与地面实况加速度和平台的角速度的IMU模型:

trueAcceleration = [1 0 0];trueAngularVelocity = [1 0 0];[accelerometerReadings,gyroscopeReadings] = IMU(trueAcceleration,trueAngularVelocity)
accelerometerReadings = -1.0000 0 9.8100 gyroscopeReadings = 1 0 0

您可以在您输入IMU模型中使用产生的地面实况轨迹kinematicTrajectorywaypointTrajectory

全球定位系统

全球定位系统(GPS)提供地球的表面上为平台(接收器)3-d的位置信息。

GPS由连续绕地球轨道运行的卫星的星座。卫星保持的结构,使得平台总是内视图至少四个卫星。通过测量从卫星到平台的信号的飞行时间,该平台的位置可被trilaterated。卫星时间戳的广播信号,这是相对于在收到平台的时钟。三颗卫星都需要三边测量在三个维度上的位置。第四个卫星需要修正平台和卫星之间的时钟同步误差。

由导航工具箱模型已经被处理并解释为高度,纬度,经度,速度,地面速度,当然所述平台(接收器)的数据中提供的GPS仿真。

从GPS模式返回测量使用下面的单位和协调约定。

产量 描述 单位 坐标系
LLA 目前全球位置读数在大地坐标,基于wgs84Ellipsoid地球模型 度(纬度),度(经度),米(海拔) LLA
速度 从目前的GPS读取速度 多发性硬化症 当地NED
地面速度 从GPS当前地速读 多发性硬化症 当地NED
课程 从GPS当前课程阅读 当地NED

该GPS模式使您可以设置高层次的精度和噪声参数,以及接收器的更新速度和参考位置。

开创了GPS模式,使用gpsSensor系统对象。

GPS = gpsSensor
GPS = gpsSensor与属性:UpdateRate:1赫兹ReferenceLocation:[0 0 0] [度度米] Horizo​​ntalPositionAccuracy:2.6米VerticalPositionAccuracy:3米VelocityAccuracy:0.1米/秒RandomStream: '全局流' DecayFactor:0.999

为了模拟接收GPS传感器数据,调用与平台的地面实况的位置和速度的GPS模型:

TruePosition公司= [1 0 0];trueVelocity = [1 0 0];[LLA,速度,地面速度,当然] = GPS(TruePosition公司,trueVelocity)
LLA = 0.0000 0.0000 0.3031速度= 1.0919 -0.0008 -0.1308地面速度= 1.0919当然= 359.9566

您可以在您输入到GPS模型中使用产生的地面实况轨迹kinematicTrajectorywaypointTrajectory

惯性导航系统和全球定位系统

惯性导航系统(INS)使用惯性传感器像上的IMU实测值:加速计,陀螺仪,和磁力。一个INS惯性传感器数据融合到计算位置,取向,和一个平台的速度。一个INS / GPS使用GPS数据来校正INS。典型地,INS和GPS读数融合与扩展卡尔曼滤波器,其中,INS读数在预测步骤中所使用的,与GPS读数在更新步骤中使用。为INS / GPS的常见用法是航位推算当GPS信号是不可靠的。

“INS / GPS”指的是整个系统,包括过滤。由导航工具箱模式中提供的GPS / INS仿真中的INS / GPS和返回的位置,速度和方向报告通过基于地面实况运动的惯性传感器和GPS接收器。

从INS返回测量/ GPS使用以下单元和坐标约定。

产量 描述 单位 坐标系
位置 从INS / GPS当前位置读数 当地NED
速度 从GPS / INS当前速度读 多发性硬化症 当地NED
方向 从INS / GPS当前方位阅读 四元数或旋转矩阵 N / A

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