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    重庆时时彩杀号方法: 基于IMU的抗暴力干扰装置及方法.pdf

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    基于 IMU 抗暴 干扰 装置 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610786682.2

    申请日:

    2016.08.30

    公开号:

    CN106403998A

    公开日:

    2017.02.15

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01C 25/00申请日:20160830|||公开
    IPC分类号: G01C25/00; G01C21/20 主分类号: G01C25/00
    申请人: 北京云??萍加邢薰?
    发明人: 陈绍红; 应甫臣
    地址: 100094 北京市海淀区东北旺西路8号院4号楼201号
    优先权:
    专利代理机构: 北京思创毕升专利事务所 11218 代理人: 孙向民
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610786682.2

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.03.15|||2017.02.15

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开一种基于IMU的抗暴力干扰装置及方法。该装置包括里程计单元,用于推算机器人或智能车辆在预先绘制的地图中的第一位姿信息;激光传感单元,基于所述里程计单元输出的第一位姿信息将所述激光传感单元探测的障碍物与所述预先绘制的地图中障碍物进行匹配,以得出机器人或智能车辆在所述地图中的精确位姿信息;惯性导航单元IMU,用于通过惯导算法计算出机器人或智能车辆的第二位姿信息。所述装置基于IMU提供的姿态信息对异常情况的里程计单元或激光传感器进行校正而实现了基于IMU的抗暴力干扰。

    权利要求书

    1.一种基于IMU的抗暴力干扰装置,其特征在于,所述装置包括:
    里程计单元,用于推算机器人或智能车辆在预先绘制的地图中的第一位姿信息;
    激光传感单元,基于所述里程计单元输出的第一位姿信息将所述激光传感单元探测的
    障碍物与所述预先绘制的地图中障碍物进行匹配,以得出机器人或智能车辆在所述地图中
    的精确位姿信息;
    惯性导航单元IMU,用于通过惯导算法计算出机器人或智能车辆的第二位姿信息,
    其中,所述装置通过以下步骤对异常情况下的里程计单元和激光传感单元进行校正:
    1)初始化机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感单元以及定时器;
    2)每隔1秒检测一次机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感单元的状态;
    3)定义机器人或智能车辆运动时的正常情况;
    4)定义机器人或智能车辆运动时的异常情况;
    5)当检测到机器人或智能车辆从正常情况变成异常情况时,将前1秒里程计单元输出
    的第一位姿信息、激光传感单元输出的精确位姿信息以及IMU输出的第二位姿信息保存为
    基准里程计单元数据、基准激光传感单元数据以及IMU基准数据;
    6)在检测到机器人或智能车辆从异常情况变成正常情况之后,将所述基准激光传感单
    元数据与异常情况时间段IMU输出的第二位姿信息变化量相加的结果作为校正后的激光传
    感单元数据,并重复执行步骤5)和6)。
    2.根据权利要求1所述的基于IMU的抗暴力干扰装置,其特征在于,机器人或智能车辆
    运动时的正常情况为:IMU通信正常、里程计单元通信正常以及激光传感单元通信正常,并
    且IMU与里程计单元每1秒变化的角度一致。
    3.根据权利要求2所述的基于IMU的抗暴力干扰装置,其特征在于,IMU与里程计单元每
    1秒变化的角度一致为每1秒二者偏差不超过10°。
    4.根据权利要求1所述的基于IMU的抗暴力干扰装置,其特征在于,机器人或智能车辆
    运动时的异常情况为:连续2秒里程计单元输出的数据中时间变量未更新,或者连续2秒激
    光传感单元输出的数据中时间变量未更新,或者IMU与里程计单元每1秒的角度变化不一
    致。
    5.一种基于IMU的抗暴力干扰方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
    1)初始化机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感单元以及定时器;
    2)每隔1秒检测一次机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感单元的状态;
    3)定义机器人或智能车辆运动时的正常情况;
    4)定义机器人或智能车辆运动时的异常情况;
    5)当检测到机器人或智能车辆从正常情况变成异常情况时,将前1秒里程计单元输出
    的第一位姿信息、激光传感单元输出的精确位姿信息以及IMU输出的第二位姿信息保存为
    基准里程计单元数据、基准激光传感单元数据以及IMU基准数据;
    6)在检测到机器人或智能车辆从异常情况变成正常情况之后,将所述基准激光传感单
    元数据与异常情况时间段IMU输出的第二位姿信息变化量相加的结果作为校正后的激光传
    感单元数据,并重复执行步骤5)和6)。
    6.根据权利要求5所述的基于IMU的抗暴力干扰方法,其特征在于,机器人或智能车辆
    运动时的正常情况为:IMU通信正常、里程计单元通信正常以及激光传感单元通信正常,并
    且IMU与里程计单元每1秒变化的角度一致。
    7.根据权利要6所述的基于IMU的抗暴力干扰方法,其特征在于,IMU与里程计单元每1
    秒变化的角度一致为每1秒二者偏差不超过10°。
    8.根据权利要求5所述的基于IMU的抗暴力干扰方法,其特征在于,机器人或智能车辆
    运动时的异常情况为:连续2秒里程计单元输出的数据中时间变量未更新,或者连续2秒激
    光传感单元输出的数据中时间变量未更新,或者IMU与里程计单元每1秒的角度变化不一
    致。

    说明书

    基于IMU的抗暴力干扰装置及方法

    技术领域

    本发明涉及导航定位领域,更具体而言,涉及一种基于IMU的抗暴力装置及方法。

    背景技术

    在导航定位领域中,里程计单元的误差随路程而增大,在轮子打滑、离开地面时失
    效,可靠性低。激光传感器在良好的室内环境下激光精度高,其误差不累积,但在恶劣环境
    下如环境单一的长走廊精度严重下降,因此需要外部提供载体的局部位姿信息,再由激光
    进行匹配。另外室内的动态障碍物也有可能对激光造成影响。

    惯性导航单元IMU能跟踪和反映载体的任何机动运动,输出平稳,输出频率高,全
    天候工作,不受环境干扰,可靠性高,能独立进行自主导航。但IMU的位姿精度随时间发散,
    不能直接用于机器人的导航。

    因此有必要提出一种基于IMU的抗暴力干扰装置及方法,在不改变现有硬件和软
    件配置的情况下,根据IMU提供的姿态信息对异常情况的里程计单元和激光传感器进行校
    正。

    公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理
    解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有
    技术。

    发明内容

    本发明提出了一种基于IMU的抗暴力干扰装置及方法。本发明的目的是在不改变
    现有硬件和软件配置的情况下,根据IMU提供的姿态信息对异常情况的里程计单元和激光
    传感器进行校正。

    根据本发明的一方面,提出了一种基于IMU的抗暴力干扰装置。该装置可以包括:
    里程计单元、激光传感单元以及惯性导航单元IMU。其中,所述里程计单元用于推算机器人
    或智能车辆在预先绘制的地图中的第一位姿信息;所述激光传感单元基于所述里程计单元
    输出的第一位姿信息将所述激光传感单元探测的障碍物与所述预先绘制的地图中障碍物
    进行匹配,以得出机器人或智能车辆在所述地图中的精确位姿信息;所述惯性导航单元IMU
    用于通过惯导算法计算出机器人或智能车辆的第二位姿信息。

    根据本发明的基于IMU的抗暴力干扰装置通过以下步骤对异常情况下的里程计单
    元和激光传感单元进行校正:

    1)初始化机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感单元以及定时器;

    2)每隔1秒检测一次机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感单元的状态;

    3)定义机器人或智能车辆运动时的正常情况;

    4)定义机器人或智能车辆运动时的异常情况;

    5)当检测到机器人或智能车辆从正常情况变成异常情况时,将前1秒里程计单元
    输出的第一位姿信息、激光传感单元输出的精确位姿信息以及IMU输出的第二位姿信息保
    存为基准里程计单元数据、基准激光传感单元数据以及IMU基准数据;

    6)在检测到机器人或智能车辆从异常情况变成正常情况之后,将所述基准激光传
    感单元数据与异常情况时间段IMU输出的第二位姿信息变化量相加的结果作为校正后的激
    光传感单元数据,并重复执行步骤5)和6)。

    可选地,机器人或智能车辆运动时的正常情况为:IMU通信正常、里程计单元通信
    正常以及激光传感单元通信正常,并且IMU与里程计单元每1秒变化的角度一致。

    可选地,IMU与里程计单元每1秒变化的角度一致为每1秒二者偏差不超过10°

    可选地,机器人或智能车辆运动时的异常情况为:连续2秒里程计单元输出的数据
    中时间变量未更新,或者连续2秒激光传感单元输出的数据中时间变量未更新,或者IMU与
    里程计单元每1秒的角度变化不一致。

    根据本发明的另一方面,提出一种基于IMU的抗暴力干扰方法。该方法可以包括以
    下步骤:

    1)初始化机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感单元以及定时器;

    2)每隔1秒检测一次机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感单元的状态;

    3)定义机器人或智能车辆运动时的正常情况;

    4)定义机器人或智能车辆运动时的异常情况;

    5)当检测到机器人或智能车辆从正常情况变成异常情况时,将前1秒里程计单元
    输出的第一位姿信息、激光传感单元输出的精确位姿信息以及IMU输出的第二位姿信息保
    存为基准里程计单元数据、基准激光传感单元数据以及IMU基准数据;

    6)在检测到机器人或智能车辆从异常情况变成正常情况之后,将所述基准激光传
    感单元数据与异常情况时间段IMU输出的第二位姿信息变化量相加的结果作为校正后的激
    光传感单元数据,并重复执行步骤5)和6)。

    可选地,机器人或智能车辆运动时的正常情况为:IMU通信正常、里程计单元通信
    正常以及激光传感单元通信正常,并且IMU与里程计单元每1秒变化的角度一致。

    可选地,IMU与里程计单元每1秒变化的角度一致为每1秒二者偏差不超过10°

    可选地,机器人或智能车辆运动时的异常情况为:连续2秒里程计单元输出的数据
    中时间变量未更新,或者连续2秒激光传感单元输出的数据中时间变量未更新,或者IMU与
    里程计单元每1秒的角度变化不一致。

    本发明通过根据IMU提供的姿态信息对异常情况的里程计单元或激光传感器进行
    校正而实现了基于IMU的抗暴力干扰。

    本发明的方法和装置具有其它的特性和优点,这些特性和优点从并入本文中的附
    图和随后的具体实施例中将是显而易见的,或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施
    例中进行详细陈述,这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

    附图说明

    通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述,本发明的上述以及其它
    目的、特征和优势将变得更加明显,其中,在本发明示例性实施例中,相同的参考标号通常
    代表相同部件。

    图1示出了根据本发明的一个实施例的基于IMU的抗暴力干扰装置的示意图。

    图2示出了根据本发明的一个实施例的基于IMU的抗暴力干扰方法的流程图。

    具体实施方式

    下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例,
    然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供
    这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整,并且能够将本发明的范围完整地传达给本领
    域的技术人员。

    实施例1

    图1示出了根据本发明的一个实施例的基于IMU的抗暴力干扰装置的示意图。

    在该实施例中,基于IMU的抗暴力干扰装置可以包括:里程计单元101、激光传感器
    102和惯性导航单元IMU103。

    里程计单元101用于推算机器人或智能车辆在预先绘制的地图中的第一位姿信
    息。在本发明中,该位姿信息可以为二维位姿信息,即x、y坐标和航向角。里程计单元的误差
    随着其所装载的机器人或智能车辆行走的路程而增大。

    激光传感器102基于所述里程计单元输出的第一位姿信息将探测的障碍物与所述
    预先绘制的地图中障碍物进行匹配,以得出机器人或智能车辆在所述地图中的精确位姿信
    息。

    里程计单元所输出的位姿信息是比较粗糙的,激光传感器结合该粗糙的位姿信息
    而得到更加精确的位姿信息。

    然而激光传感器所探测的障碍物与预先绘制的地图中的障碍物精确匹配的前提
    是里程计单元的误差,尤其是航向误差在一定的范围内,否则激光匹配失败,机器人不能继
    续前行。而机器人行走过程中,遇到如下暴力干扰的情况很容易导致机器人导航失败:

    1)里程计单元打滑、里程计单元空转、里程计单元压到障碍物(过坎)、里程计单元
    通信中断;

    2)机器人被人为搬动;

    3)激光通信中断(切换地图时)。

    惯性导航单元IMU103用于通过惯导算法计算出机器人或智能车辆的第二位姿信
    息,并且IMU103也可以输出机器人或智能车辆的速度信息。

    IMU基于牛顿经典力学测量载体的角速度和线加速度,通过惯导算法计算出载体
    姿态信息和速度位置信息。其工作不受环境干扰,输出平稳,输出频率高,可以全天候工作。
    但IMU的位姿精度随时间发散,不能直接用于机器人的导航,需要与里程计单元和激光传感
    器相配合来进行导航。

    在该实施例中,基于IMU的抗暴力干扰装置通过以下步骤对异常情况下的里程计
    单元和激光传感器进行校正。

    1)初始化机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感器以及定时器。

    2)每隔1秒检测一次机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感器的状态。

    3)定义机器人或智能车辆运动时的正常情况。

    可选地,将IMU通信正常、里程计单元通信正常以及激光传感器通信正常,并且IMU
    与里程计单元每1秒变化的角度一致定义为正常情况。

    可选地,IMU与里程计单元每1秒变化的角度一致为每1秒二者偏差不超过10°。

    4)定义机器人或智能车辆运动时的异常情况。

    可选地,将连续2秒里程计单元数据中时间变量未更新,或者连续2秒激光传感器
    数据中时间变量未更新,或者里程计单元与IMU每1秒的角度变化不一致定义为智能机器人
    或智能车辆运动的异常情况。

    5)当检测到机器人或智能车辆从正常情况变成异常情况时,将前1秒里程计单元
    输出的第一位姿信息、激光传感单元输出的精确位姿信息以及IMU输出的第二位姿信息保
    存为基准里程计单元数据、基准激光传感单元数据以及IMU基准数据。

    即,当检测到里程计单元通信中断,或者激光传感器通信中断,或者里程计单元与
    IMU每1秒的角度变化不一致时,则保存机器人或智能车辆处于正常状态的最后1秒里程计
    单元输出的第一位姿信息、激光传感单元输出的精确位姿信息以及IMU输出的第二位姿信
    息以用于后续的校正步骤。

    6)在检测到机器人或智能车辆从异常情况变成正常情况之后,将所述基准激光传
    感单元数据与异常情况时间段IMU输出的第二位姿信息变化量相加的结果作为校正后的激
    光传感单元数据,并重复执行步骤5)和6)。

    即,当检测到IMU、里程计单元和激光传感器正常通信,并且里程计单元与IMU每1
    秒变化的角度一致之后,将当前的激光传感器数据更新为所述基准激光传感器数据与异常
    时间段IMU输出的第二位姿信息变化量之和。其中,异常时间段IMU输出的第二位姿信息变
    化量为在检测到机器人或智能车辆从异常情况变成正常情况时IMU所输出的第二位姿信息
    与所述IMU基准数据的差值。

    由于激光传感器是基于里程计单元输出的位置坐标变量和航向角变量来得到机
    器人或智能车辆的精确位姿的,因此在里程计单元恢复正常通信之后即可以与激光传感器
    相配合继续进行导航。

    本实施例通过根据IMU提供的姿态信息对异常情况的里程计单元或激光传感器进
    行校正而实现了基于IMU的抗暴力干扰。

    实施例2

    根据本发明的另一个实施例,提出了一种基于IMU的抗暴力干扰方法。该方法可以
    包括以下步骤:

    1)初始化机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感单元以及定时器;

    2)每隔1秒检测一次机器人或智能车辆的IMU、里程计单元、激光传感单元的状态;

    3)定义机器人或智能车辆运动时的正常情况;

    4)定义机器人或智能车辆运动时的异常情况;

    5)当检测到机器人或智能车辆从正常情况变成异常情况时,将前1秒里程计单元
    输出的第一位姿信息、激光传感单元输出的精确位姿信息以及IMU输出的第二位姿信息保
    存为基准里程计单元数据、基准激光传感单元数据以及IMU基准数据;

    6)在检测到机器人或智能车辆从异常情况变成正常情况之后,将所述基准激光传
    感单元数据与异常情况时间段IMU输出的第二位姿信息变化量相加的结果作为校正后的激
    光传感单元数据,并重复执行步骤5)和6)。

    在一个示例中,机器人或智能车辆运动时的正常情况可以为:IMU通信正常、里程
    计单元通信正常以及激光传感单元通信正常,并且IMU与里程计单元每1秒变化的角度一
    致。

    在一个示例中,IMU与里程计单元每1秒变化的角度一致可以为每1秒二者偏差不
    超过10°。

    在一个示例中,机器人或智能车辆运动时的异常情况可以为:连续2秒里程计单元
    输出的数据中时间变量未更新,或者连续2秒激光传感单元输出的数据中时间变量未更新,
    或者IMU与里程计单元每1秒的角度变化不一致。

    本领域技术人员应理解,上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说
    明本发明的实施例的有益效果,并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

    以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也
    不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技
    术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨
    在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进,或者使本技术领域的
    其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

    关于本文
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