[发明专利]一种室内自主定位与定向的二维导航系统

摘要

本发明公开了一种室内自主定位与定向的二维导航系统，该二维导航系统由MEMS陀螺传感器、DSP数字信号处理器、数字舵机和超声波收发器等部件组成。本发明的二维导航系统安装在运动载体上，DSP数字信号处理器一方面处理MEMS陀螺传感器的测量数据，获得运动载体相对于其初始位置的偏转角度。另一方面通过调节数字舵机摇臂的偏转角度，对分布在载体两侧、固联在舵机摇臂上的超声波收发器的对准方位实施可控调节，实现扫描测距和定向测距两种测距模式，测得载体到障碍面的垂直距离；并利用收到回波时处理器内控制数字舵机偏转角度的变量换算出此时对应的测距指向角度；最后根据位置更新矩阵更新当前载体相对于其初始位置的位置坐标，完成对运动载体的一次局部自主定位与定向。

主权项

一种室内自主定位与定向的二维导航系统，其特征在于：该二维导航系统包括有DSP数字信号处理器(1)、MEMS陀螺传感器(2)、转向舵机(3)、左超声波收发器(4)、右超声波收发器(7)、左扫描舵机(5)和右扫描舵机(6)；其中：左扫描舵机(5)包括有左舵机本体(5A)、左舵机摇臂(5B)和左舵机转轴(5C)；左舵机摇臂(5B)为T形摇臂，左舵机摇臂(5B)的一端绕左舵机转轴(5C)旋转，左舵机摇臂(5B)安装在左舵机本体(5A)上；其中：右扫描舵机(6)包括有右舵机本体(6A)、右舵机摇臂(6B)和右舵机转轴(6C)；右舵机摇臂(6B)为T形摇臂，右舵机摇臂(6B)的一端绕右舵机转轴(6C)旋转，右舵机摇臂(6B)安装在右舵机本体(6A)上；所述的DSP数字信号处理器(1)安装在运动载体(10)上；所述的MEMS陀螺传感器(2)安装在运动载体(10)上，且安装方位需要保证MEMS陀螺传感器(2)的三轴与运动载体(10)的坐标系ob‑xbybzb的三轴分别重合；MEMS陀螺传感器(2)用于测量运动载体(10)在运动状态下的三轴角速率信息F21(ωbx，ωby，ωbz)，ωbx表示在坐标系ob‑xbybzb下绕xb轴转动的角速率分量，ωby表示在坐标系ob‑xbybzb下绕yb轴转动的角速率分量，ωbz表示在坐标系ob‑xbybzb下绕zb轴转动的角速率分量；所述的转向舵机(3)安装在运动载体10的前端，转向舵机摇臂31与运动载体(10)的转向机构相连；转向舵机3用于操纵运动载体(10)实现转向；所述的左超声波收发器(4)安装在左舵机摇臂(5B)上，且保证左超声波收发器(4)所发超声波波束的方向与左舵机摇臂(5B)的指向相同；左超声波收发器(4)根据收到的左超声波测距脉冲信号F14后发射出超声波，然后当左超声波收发器(4)收到回波后，则输出左距离脉冲信号F41给DSP数字信号处理器(1)；所述的右超声波收发器(7)安装在右舵机摇臂(6B)上，且保证右超声波收发器(7)所发超声波波束的方向与右舵机摇臂(6B)的指向相同；右超声波收发器(7)根据收到的右超声波测距脉冲信号F17后发射出超声波，然后当右超声波收发器(7)收到回波后，则输出右距离脉冲信号F71给DSP数字信号处理器(1)。