[发明专利]导航设备

说明书

一种可移动物体(10)，包括：多个致动设备，被配置为移动该可移动物体(10)；处理器(54)，被配置为控制该致动设备和可移动物体(10)的移动；以及至少一个传感器(902)。该传感器(902)的坐标系实质上不与可移动物体(10)的坐标系对齐。该传感器(902)感测可移动物体(10)的状态，并且处理器(54)基于感测到的状态来控制推进设备(12)和可移动物体(10)的移动。

技术领域

本公开总体涉及导航设备，并且更具体地涉及具有一个或多个传感器的导航设备，该一个或多个传感器被定位用于改进的导航测量。

背景技术

可移动物体(例如，无人机(“UAV”)(有时被称为“无人飞行器”))包括各种尺寸和配置的无人驾驶飞行器，其能够由用户进行远程操作和/或被编程用于自动飞行。UAV可以被配置为承载搭载物(例如，货物、光学设备(例如，照相机、摄像机等)、传感设备或其他类型的搭载物)。有时可以结合使用传感设备收集的信息来控制UAV，例如以识别和跟随或“跟踪”目标(例如，人、载运工具、运动的物体等)。该传感设备可以是用于检测UAV的线性加速度和/或角加速度和速度的信息的惯性测量系统。

该惯性测量系统可以包括微惯性测量单元(MIMU)，其包括例如三轴微机电系统(MEMS)加速度传感器和/或MEMS陀螺仪，用于检测三维加速度信息和/或三维角速度。MIMU可以安装在UAV或UAV部件上，例如安装在与该UAV连接的载体上。该载体的姿势、速度和位置可以由导航解决方案基于检测到的惯性信息来获得。通常受与MIMU的尺寸、功耗和成本有关的要求的限制，UAV通常使用如下MIMU：该MIMU是具有相对差的测量准确度和低测量范围的三轴集成商用芯片。在UAV的飞行期间，通常会在平行于电机的旋转轴的垂直方向上出现大幅度的加速度振动，从而使常规加速度传感器的测量在垂直方向上超出其有效测量范围，从而使输出饱和。

为了改进用于UAV的惯性测量系统的可靠性，惯性测量系统通常被配置为包括冗余的MIMU，例如，主MIMU和副(备用)MIMU。在这些系统中，每个MIMU的正交感测轴相互平行。当检测到主MIMU的故障时，冗余的MIMU被用于提供导航信息。然而，该方法不能充分利用来自多个加速度/角速度传感器的冗余信息，不利于故障检测和隔离，并且其容错不高。

用于UAV上的惯性测量系统的另一种可能的方法是采用多个单轴加速度传感器/陀螺仪。然而，通过使用多个单轴传感器，分别安装的传感器不容易相互正交地定位，并且需要更复杂的机械安装结构。此外，使用多个单轴传感器的惯性测量系统需要繁琐的过程来根据每个传感器相对于载体的安装角度来校准每个传感器。

用于UAV的一些惯性测量系统通过包括具有较大测量范围的加速度传感器和/或用于降低由于飞行期间的振动加速度而导致的传感器的饱和的阻尼设计来解决上述问题。然而，这些系统增加了MIMU的成本和惯性测量系统的复杂性。

发明内容

本文公开的用于安装惯性测量单元(例如，MIMU)的方法和系统克服了常规系统的缺点。一方面，一种可移动物体包括：多个致动设备，被配置为移动该可移动物体；处理器，被配置为控制该致动设备和可移动物体的移动；以及至少一个传感器。该传感器的坐标系实质上不与可移动物体的坐标系对齐。该传感器感测可移动物体的状态，并且处理器基于感测到的状态来控制推进设备和可移动物体的移动。

另一方面，一种可移动物体包括：多个致动设备，被配置为移动可移动物体；处理器，被配置为控制致动设备和可移动物体的移动；以及至少一个传感器，其中，该至少一个传感器的定位提供改进的导航、改进的容错和特定方向上的改进的测量范围中的一项或多项。该至少一个传感器感测可移动物体的状态，并且处理器基于感测到的状态来控制推进设备和可移动物体的移动。