一種農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛姿態(tài)測(cè)量模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛姿態(tài)測(cè)量模塊，包括集成在第一電路板上的陀螺儀、磁力計(jì)和加速度計(jì)；所述第一電路板以可拆卸連接的方式安裝在一第二電路板上，以使陀螺儀、磁力計(jì)和加速度計(jì)通過第二電路板與一處理器電性連接。本實(shí)用新型在一塊電路板上同時(shí)集成磁力計(jì)、加速計(jì)和陀螺儀，開發(fā)出一個(gè)小型化、便于二次開發(fā)的姿態(tài)測(cè)量模塊，由于其具備完整姿態(tài)測(cè)量功能，故而很方便集成到更大型的項(xiàng)目當(dāng)中，進(jìn)行二次開發(fā)，使得姿態(tài)測(cè)量模塊的使用場(chǎng)景更為豐富。
【專利說明】
_種農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛姿態(tài)測(cè)量模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于姿態(tài)測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛姿態(tài)測(cè)量方法及測(cè)量模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的車輛姿態(tài)檢測(cè)主要分兩種應(yīng)用場(chǎng)景，一種是異常報(bào)警，比如翻車檢測(cè)；一種高精度的導(dǎo)航輔助，即本實(shí)用新型涉及的領(lǐng)域。目前實(shí)現(xiàn)高精度姿態(tài)測(cè)量的方法是在車輛上并排安裝上兩副衛(wèi)星天線，通過衛(wèi)星接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)的航向角測(cè)量，同時(shí)運(yùn)用陀螺儀和加速計(jì)，計(jì)算車輛橫滾角和俯仰角，兩者結(jié)合，實(shí)現(xiàn)車輛的姿態(tài)測(cè)量。以上方法出自專利《Attitude measurement using a single GPS receiver with two closely-spaced antennas〉〉。
[0003]使用雙天線結(jié)合陀螺儀和重力加速計(jì)的方案，固然可以取得高精度的姿態(tài)測(cè)量結(jié)果。但該方案要求提供兩副高精度衛(wèi)星天線，成本不菲;其次，該方案要求衛(wèi)星接收機(jī)具備雙天線定向測(cè)量功能。衛(wèi)星接收機(jī)最主要的功能是定位，而在定向上，相比目前的其他技術(shù)，并不具備明顯的優(yōu)勢(shì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供了一種農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛姿態(tài)測(cè)量模塊，其要解決的是姿態(tài)測(cè)量模塊不獨(dú)立，不便于進(jìn)行二次開發(fā)的問題。
[0005]為了達(dá)到上述的目的，所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛姿態(tài)測(cè)量模塊，包括集成在第一電路板上的陀螺儀、磁力計(jì)和加速度計(jì);所述第一電路板以可拆卸連接的方式安裝在一第二電路板上，以使陀螺儀、磁力計(jì)和加速度計(jì)通過第二電路板與一處理器電性連接。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果有:
[0008]本實(shí)用新型在一塊電路板上同時(shí)集成磁力計(jì)、加速計(jì)和陀螺儀，開發(fā)出一個(gè)小型化、便于二次開發(fā)的的姿態(tài)測(cè)量模塊，由于其具備完整姿態(tài)測(cè)量功能，故而很方便集成到更大型的項(xiàng)目當(dāng)中，進(jìn)行二次開發(fā)，使得姿態(tài)測(cè)量模塊的使用場(chǎng)景更為豐富。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的一種農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛姿態(tài)測(cè)量模塊的原理示意圖；
[0010]圖2本實(shí)用新型測(cè)量農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛的俯仰角的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]下面，結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
[0012]—種農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛姿態(tài)測(cè)量模塊，包括集成在第一電路板上的陀螺儀、磁力計(jì)和加速度計(jì);所述第一電路板以可拆卸連接的方式安裝在一第二電路板上，以使陀螺儀、磁力計(jì)和加速度計(jì)通過第二電路板與一處理器電性連接。
[0013]本實(shí)施例的使用過程為:由于將陀螺儀、磁力計(jì)和加速度計(jì)集成到第一電路板上作為一個(gè)獨(dú)立的模塊，將這樣獨(dú)立的模塊安裝到第二電路板上再與其他器件連接，如處理器，處理器根據(jù)實(shí)際情況的需要來進(jìn)行相應(yīng)的算法設(shè)計(jì)。當(dāng)需要完成其他的項(xiàng)目的時(shí)候，將安裝在第二電路板上的姿態(tài)測(cè)量模塊拆下，并將此姿態(tài)測(cè)量模塊集成到該項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)姿態(tài)測(cè)量功能的所需要的電路板上，實(shí)現(xiàn)二次開發(fā)，二次利用。
[0014]本實(shí)施例的工作原理為:當(dāng)農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛在水平面上由靜止啟動(dòng)的時(shí)候，此時(shí)通過姿態(tài)測(cè)量模塊獲得一個(gè)最初的姿態(tài)量值。
[0015]如果農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛進(jìn)入到斜坡時(shí)，加速度計(jì)獲取三軸的加速度信息。如圖2所示，用一個(gè)軸來從二維角度說明如何測(cè)量角度，正常情況下，X軸與重力呈水平狀態(tài)，此時(shí)X軸的測(cè)量值是0，z軸的值等于g。當(dāng)X軸仰起，此時(shí)X軸測(cè)量到的是非零值，此時(shí)Z軸測(cè)量到圖中虛線箭頭的矢量的值，通過三角函數(shù)可以算出X軸的仰起角度Θ。此時(shí)仰起角度θ即為俯仰角，同理，對(duì)于沿Y軸方向得到的角度為橫滾角。
[0016]磁力計(jì)可以測(cè)量到地球磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，由于地球存在磁偏角，所以磁力計(jì)測(cè)得的并不是正北的方向，并且處于斜坡之上，通過俯仰角和橫滾角對(duì)此時(shí)磁力計(jì)的量測(cè)值進(jìn)行傾斜補(bǔ)償校正，來得到當(dāng)前的磁航向角，通過磁偏校正來得到航向角。
[0017]獲得陀螺儀測(cè)量的角度是角速度乘時(shí)間間隔得到的量即是姿態(tài)的增量，由加速度計(jì)和磁力計(jì)得到的姿態(tài)量的初值加上姿態(tài)的增量即可實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的更新。在更新的過程中，如果直接對(duì)俯仰角、橫滾角和航向角更新存在局限，所以需要用四元數(shù)來表示姿態(tài)，四元數(shù)主要是一種數(shù)學(xué)的處理方法，通過四元數(shù)乘法進(jìn)行姿態(tài)更新，本質(zhì)上是一樣的。
[0018]測(cè)量中由于儀器的測(cè)量會(huì)存在一些誤差，為了得到更好更精準(zhǔn)的測(cè)量效果，將得到的量測(cè)值與上一時(shí)刻的量測(cè)值進(jìn)行平滑計(jì)算，然后通過卡爾曼濾波算法來輸出姿態(tài)四元數(shù)的誤差和儀器參數(shù)的誤差，并更新姿態(tài)量更新值和儀器參數(shù)。儀器參數(shù)主要是姿態(tài)測(cè)量模塊中存在的系統(tǒng)噪聲和隨機(jī)噪聲，這個(gè)校正的過程是在計(jì)算過程中不斷進(jìn)行的，可以實(shí)時(shí)獲得儀器參數(shù)的最新狀態(tài)，將得到的儀器參數(shù)對(duì)所述的姿態(tài)測(cè)量模塊進(jìn)行補(bǔ)償，這樣，能更加準(zhǔn)確的測(cè)量姿態(tài)量更新值。
[0019]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種農(nóng)業(yè)機(jī)械車輛姿態(tài)測(cè)量模塊，其特征在于，包括集成在第一電路板上的陀螺儀、磁力計(jì)和加速度計(jì);所述第一電路板以可拆卸連接的方式安裝在一第二電路板上，以使陀螺儀、磁力計(jì)和加速度計(jì)通過第二電路板與一處理器電性連接。
【文檔編號(hào)】G01C21/18GK205449089SQ201521142797
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日
【發(fā)明人】薛柏慧, 李成鋼, 許全君, 鄧海峰
【申請(qǐng)人】廣州中海達(dá)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司