Документация

Инерционный измерительный блок

IMU - электронное устройство, установленное на платформе. IMU состоит из отдельных датчиков, которые сообщают различную информацию о движении платформы. IMU объединяют несколько датчиков, которые могут включать акселерометры, гироскопы и магнитометры.

С помощью этой панели инструментов измерения, полученные из модели IMU, используют следующие условные обозначения единиц измерения и координат.

Обычно данные, возвращаемые IMU, сплавляются вместе и интерпретируются как крен, шаг и рыскание платформы. Реальные IMU-датчики могут иметь различные оси для каждого из отдельных датчиков. Модели, поставляемые Sensor Fusion и Tracking Toolbox, предполагают, что отдельные оси датчиков выровнены.

Для создания модели датчика IMU используйте imuSensor object™ системы.

IMU = imuSensor

IMU = 

  imuSensor with properties:

          IMUType: 'accel-gyro'
       SampleRate: 100
      Temperature: 25
    Accelerometer: [1×1 accelparams]
        Gyroscope: [1×1 gyroparams]
     RandomStream: 'Global stream'

Модель IMU по умолчанию содержит идеальный акселерометр и идеальный гироскоп. accelparams и gyroparams объекты определяют конфигурацию акселерометра и гироскопа. Можно задать свойства этих объектов для имитации определенного оборудования и сред. Для получения дополнительной информации об объектах параметров IMU см. accelparams, gyroparams, и magparams.

Для моделирования приема данных датчика IMU вызовите модель IMU с ускорением «земля-истина» и угловой скоростью платформы:

trueAcceleration = [1 0 0];
trueAngularVelocity = [1 0 0];
[accelerometerReadings,gyroscopeReadings] = IMU(trueAcceleration,trueAngularVelocity)

accelerometerReadings =

   -1.0000         0    9.8100


gyroscopeReadings =

     1     0     0

Можно создавать траектории «земля-истина», вводимые в модель IMU с помощью kinematicTrajectory и waypointTrajectory.

Глобальная система позиционирования

Глобальная система позиционирования (GPS) обеспечивает 3-D информацию о местоположении платформ (приемников) на поверхности Земли.

GPS состоит из группировки спутников, которые непрерывно вращаются вокруг Земли. Спутники поддерживают такую конфигурацию, что платформа всегда находится в пределах видимости, по меньшей мере, четырех спутников. Измеряя время полета сигналов со спутников на платформу, можно трилатерировать положение платформы. Спутники помечают временной меткой широковещательный сигнал, который сравнивается с часами платформы после приема. Для трилатерации положения в трех измерениях требуется три спутника. Четвертый спутник необходим для исправления ошибок синхронизации часов между платформой и спутниками.

Моделирование GPS, обеспеченное моделями Sensor Fusion и Tracking Toolbox платформа (приемник) данные, которые были уже обработаны и интерпретировались как высота, широта, долгота, скорость, groundspeed, и курс.

Измерения, полученные из модели GPS, используют следующие единицы измерения и условные обозначения координат.

Модель GPS позволяет устанавливать параметры высокого уровня точности и шума, а также скорость обновления приемника и опорное местоположение.

Для создания модели GPS используйте gpsSensor Системный объект.

GPS = gpsSensor

GPS = 

  gpsSensor with properties:

                    UpdateRate: 1                  Hz         
             ReferenceLocation: [0 0 0]            [deg deg m]
    HorizontalPositionAccuracy: 1.6                m          
      VerticalPositionAccuracy: 3                  m          
              VelocityAccuracy: 0.1                m/s        
                  RandomStream: 'Global stream'               
                   DecayFactor: 0.999    

Чтобы смоделировать прием данных GPS-датчика, вызовите модель GPS с положением «земля-истина» и скоростью платформы:

truePosition = [1 0 0];
trueVelocity = [1 0 0];
[LLA,velocity,groundspeed,course] = GPS(truePosition,trueVelocity)

LLA =

    0.0000    0.0000    0.3031


velocity =

    1.0919   -0.0008   -0.1308


groundspeed =

    1.0919


course =

  359.9566 

Вы можете генерировать траектории «земля-истина», которые вы вводите в модель GPS с помощью kinematicTrajectory и waypointTrajectory.

Инерциальная навигационная система и Глобальная система позиционирования

Инерциальная навигационная система (ИНС) использует инерциальные датчики, подобные обнаруженным на ИМУ: акселерометры, гироскопы, магнитометры. ИНС плавит данные инерциального датчика для вычисления положения, ориентации и скорости платформы. ИНС/GPS использует данные GPS для коррекции ИНС. Обычно показания INS и GPS сплавляются с расширенным фильтром Калмана, где показания INS используются на этапе прогнозирования, а показания GPS используются на этапе обновления. Обычное применение для INS/GPS заключается в неактуальности, когда сигнал GPS ненадежен.

«INS/GPS» относится ко всей системе, включая фильтрацию. Имитация INS/GPS, предоставляемая Sensor Fusion и Tracking Toolbox, моделирует INS/GPS и возвращает положение, скорость и ориентацию, сообщаемые инерционными датчиками и приемником GPS, на основе движения «земля-истина».

Измерения, полученные из INS/GPS, используют следующие единицы измерения и условные обозначения координат.

Для создания модели INS/GPS используйте insSensor Системный объект. Вы можете смоделировать реальную систему INS/GPS, настроив точность плавких данных: крен, тангаж, рыскание, положение и скорость.

INS = insSensor

INS = 

  insSensor with properties:

        RollAccuracy: 0.2                deg
       PitchAccuracy: 0.2                deg
         YawAccuracy: 1                  deg
    PositionAccuracy: 1                  m  
    VelocityAccuracy: 0.05               m/s
        RandomStream: 'Global stream'     

Для моделирования приема данных датчиков INS/GPS вызовите модель INS/GPS с положением «земля-истина» и скоростью и ориентацией платформы:

trueMotion = struct( ...
        'Position',[0 0 0], ...
        'Velocity',[0 0 0], ...
        'Orientation',quaternion(1,0,0,0));
measurement = INS(trueMotion)

measurement = 

  struct with fields:

    Orientation: [1×1 quaternion]
       Position: [0.2939 -0.7873 0.8884]
       Velocity: [-0.0574 -0.0534 -0.0405]