室外移动机器人的组合导航定位系统设计-论文.pdf

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1、匿璁：删oLoGyR￡睢jjjjj室外移动机器人的组合导航定位系统设计吴平。张海(北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室，北京100191)摘要：设计了一款基于MSP430F149微控制器的室外移动机器人自主定位系统。该系统通过GPIO引脚模拟SPI时序扩展接口电路，重点解决该款微控制器的硬件接口资源不足的问题，能够有效地接入卫星导航接收机、惯性测量单元、高度气压计，完成导航服务，同时可输出原始测量信息用于进一步高精度组合导航解算。此外，该系统还解决了由于高度气压计MS5803—02BA使用手册中的疏漏导致无法正常工作的问题，并分段线性化气压值与高

2、度之间的函数关系，从而完成气压值到高度的转换。最后，给出了卫星数据与惯导数据时间对准的工程解决方法。关键词：MSP43OF149；多路数据采集；组合导航；时间对准中图分类号：TP332文献标识码：ADesignofOutdoorMobileRobotNavigationPositioningSystem~WuPing，ZhangHai(ScienceandTechnologyonAircraftControlLaboratory，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Thepaperdesignesa

3、noutdoormobilerobotautonomouspositioningsystembasedonMSP430F149microcontroller．ThesysternappliesthemethodofsimulationSPItimingbyGPIOpintoextendinterfacecircuit，andthesystemfocusesonsolvingtheproblemoflackofinterfaceresourcesinthemicrocontroUer．whichcaneffectivelycompletetherobotna

4、vigationservicesbyaccessingthesatellitenavigationreceiverandinertialmeasurementunit，aswellasthebarometer．Atthemeantimetherawmeasuredinformationscanbeoutputforfurtherprecisionnavigation．Inaddition，thissystemsolvestherunningproblemofbarometerMS5803—02BAwhichcausedbynegligencesinthe‘

5、‘userguide”．Theconversionfrompressuretoheightisalsoachievedbypiecewiselinearthefunctionofpressureandheight．TheengineeringsolutionsofaligningGNSSdataandIMUdataaregivenatlast．Keywords：MSP430F149；multi—channeldataacquisition；integratednavigation；timealignment解析功能用来获取导航解算中需要的加速度和角速度信引

6、言息；GNsS数据接收与解析功能用来获取导航解算中需要的位置和速度信息(松耦合组合)或者GNSS伪距和伪本文以低功耗MSP430F149为核心，设计了能够同时距率(紧耦合组合)；气压计数据接收与解析功能用来获实现卫星导航(GNsS)接收机、惯性测量单元(IMU)、气压取高度信息；组合导航解算功能为系统核心，用来进行组高度等导航信息的高速采集与高速合路传输，并进行初步合导航解算；数据的输出包括原始数据包的整合输出和导航定位信息融合的导航系统，既可为室外移动机器人提解算结果的输出。供直接的导航服务，也可作为高精度组合导航系统的原始测量信息高速采集系统。电源模块

7、—丽1总体设计UARTIIMU接口电路本系统由电源、气压计接口、IMU接口、GNSS接收机lMSP430F149接口、SPI转UART模块及MSP430F149构成。系统组微控制器AR!lGNSS接收机接口毛成如图1所示。二二[组合导航系统的功能实现分为IMU数据接收与解SPI转UART模块析、GNSS数据接收与解析、气压计数据接收与解析、组(解算结果输出接口)合导航解算以及数据输出5个部分。IMU数据接收与圈1系统组成结构图34Microcontrollers＆EmbeddedSystems2014年第6期Ⅳ．mesnet．com．CI7：『￡coL。G

8、y尺￡wE医圈2硬件电路设计P2．42一P2"6~ISCLKSDO