一种用于矿车的导航系统技术方案

本申请公开了一种用于矿车的导航系统，用于解决低成本单板计算节点难以同时解决高实时性与高数据处理吞吐量的问题。本申请公开的用于矿车的导航系统包括：车身主惯性测量仪IMU封装模块，固连封装模块和计算处理模块；所述车身主IMU封装模块安装在矿车的底盘；所述固连封装模块安装在矿车的驾驶室顶部外；所述计算处理模块安装在驾驶室内；所述车身主IMU封装模块与所述计算处理模块连接，所述固连封装模块与所述计算处理模块连接，所述车身主IMU封装模块与所述固连封装模块连接。IMU封装模块与所述固连封装模块连接。IMU封装模块与所述固连封装模块连接。

【技术实现步骤摘要】
一种用于矿车的导航系统


[0001]本申请涉及自动驾驶领域，尤其涉及一种用于矿车的导航系统。

技术介绍

[0002]自动驾驶是当前的研究热点。为了降低成本，现有技术中通常采用低成本硬件以及低成本软件，但是在追求低成本的同时，不可避免的牺牲了系统的实时性和可靠性。如果使用专用软硬件系统提升实时性或可靠性，则会带来系统通用性和可扩展性的限制。
[0003]近年来限定场地成为自动驾驶的重要落地场合。限定场地内可以做到所有车辆的自动驾驶，进而构建一个无车上人员干预的车联网。但是，这种应用环境将对系统的实时性与可靠性提出更高的要求，现有技术难以同时解决低成本与高实时性和高数据处理吞吐量的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本申请提供了一种用于矿车的导航系统，用于提高数据传输吞吐量，提高实时性、可靠性、通用性和可移植性。
[0005]本申请提供的一种用于矿车的导航系统，包括：
[0006]车身惯性主测量仪IMU封装模块(简称车身主IMU封装模块)，固连封装模块和计算处理模块；
[0007]所述车身主IMU封装模块安装在矿车的底盘；
[0008]所述固连封装模块安装在矿车的驾驶室顶部外；
[0009]所述计算处理模块安装在驾驶室内；
[0010]所述车身主IMU封装模块与所述计算处理模块连接，所述固连封装模块与所述计算处理模块连接，所述车身主IMU封装模块与所述固连封装模块连接。
[0011]优选的，所述车身主IMU封装模块与所述计算处理模块之间通过RS422接口连接；
[0012]所述固连封装模块与所述计算处理模块之间通过RS422接口连接；
[0013]所述车身主IMU封装模块与所述固连封装模块连接用于传输时间同步信号。
[0014]进一步的，所述车身主IMU封装模块包括：
[0015]车身主IMU模块和第一微计算模块；
[0016]所述车身主IMU模块和所述第一微计算模块之间通过串行外设接口SPI连接。
[0017]进一步的，所述第一微计算模块用于进行IMU数据预积分计算，所述预积分计算包括以下之一或者组合：
[0018]根据融合姿态对所述IMU的漂移量和位姿进行校正；
[0019]根据所述IMU数据进行预积分。
[0020]进一步的，所述第一微计算模块运行中硬实时操作系统。
[0021]进一步的，所述固连封装模块包括：
[0022]全球导航卫星系统GNSS接收机，第二IMU模块和第二微计算模块；
[0023]所述GNSS接收机与所述第二微计算模块通过串口连接；
[0024]所述第二IMU模块和所述第二微计算模块通过SPI接口连接；
[0025]所述GNSS接收机与所述第二微计算模块之间有传递时间同步信号的连接。
[0026]进一步的，所述第二微计算模块中运行硬实时操作系统。
[0027]优选的，所述计算处理模块中运行非硬实时操作系统，所述计算处理模块针对数据传输和融合计算分别构建一个节点，其中，所述数据传输的节点独占一个中央处理器CPU核心，所述融合计算的节点占用其余的CPU核心。
[0028]优选的，所述计算处理模块读取所述RS422接口的数据时，包括：
[0029]根据数据包头的解析结果，确定后续包的长度；
[0030]根据所述后续包的长度和串口波特率，设置空闲定时器，所述空闲定时器用于等待串口接收当前完整的数据帧。
[0031]使用本专利技术提供的用于矿车的导航系统，通过优化布局，在车身底盘和驾驶室顶部外的实时传感器中，运行硬实时操作系统，并在与之相连的计算处理模块中，将实时性要求高的数据收发任务单独占用CPU的一个核心，从而提高数据的吞吐能力，可靠性、通用性和可移植性。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本申请实施例提供的用于矿车的导航系统组成示意图；
[0034]图2为本申请实施例提供的各组成模块安装位置示意图；
[0035]图3为本申请实施例提供的另一种用于矿车的导航系统组成示意图。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]下面对文中出现的一些词语进行解释：
[0038]1、本专利技术实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0039]2、本申请实施例中术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。
[0040]3、IMU，Inertial Measurement Unit的简称，即惯性测量仪，或者惯性测量单元，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。通常，一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速
度。
[0041]4、MCU，Microcontroller Unit，即微控制单元，或微计算单元，或单片机，是把中央处理器(Central Process Unit，CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等外围接口驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。
[0042]矿车在作业过程中，由于地形恶劣，矿车需要高速实时采集车身自身姿态信息(例如矿车的速度，加速度等)，还要高速采集自身的位置信息(例如矿车的经纬度信息，高度信息等)，然后根据自身姿态信息和位置信息，快速做出导航决策。因此，矿车对数据采集的吞吐量和实时性均有较高要求。本专利技术公开了一种用于矿车的导航系统，提高数据的吞吐能力，可靠性、通用性和可移植性。
[0043]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0044]需要说明的是，本申请实施例的展示顺序仅代表实施例的先后顺序，并不代表实施例所提供的技术方案的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航系统，应用于矿车，其特征在于，包括：车身主IMU封装模块，固连封装模块和计算处理模块；所述车身主IMU封装模块安装在矿车的底盘；所述固连封装模块安装在矿车的驾驶室顶部外；所述计算处理模块安装在驾驶室内；所述车身主IMU封装模块与所述计算处理模块连接，所述固连封装模块与所述计算处理模块连接，所述车身主IMU封装模块与所述固连封装模块连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述车身主IMU封装模块与所述计算处理模块之间通过RS422接口连接；所述固连封装模块与所述计算处理模块之间通过RS422接口连接；所述车身主IMU封装模块与所述固连封装模块连接用于传输时间同步信号。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车身主IMU封装模块包括：车身主IMU模块和第一微计算模块；所述车身主IMU模块和所述第一微计算模块之间通过串行外设接口SPI连接。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述第一微计算模块用于进行IMU数据预积分计算，所述预积分计算包括以下之一或者组合：根据融合姿态对所述IMU的漂移量和位姿进行校正；实时接收所述IMU数据并进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，徐嵩，
申请(专利权)人：上海伯镭智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：