GPS с гироскопом и одометром.

Communities Россия (Russia)
1

Основа автомобильного картографирования и навигации как ни крути - это GPS треки. Без них никак. Но есть места, где никакие GPS не дают представления о форме дороги. Можно 20 раз заезжать в какойнибудь питерский дворик или московский тоннель и получать “драные” треки. При этом с точки зрения водителя все очевидно, тут проехал, тут встал, тут повернул…

Поэтому и начали возникать системы GPS с подключением дополнительных каналов информации (счисление пути, dead reconing (DR)), но если говорить о категории “бытовых приборов” то тут наблюдается некоторый провал. Сначала чипсет tyco выпустила DR модуль и даже выставочный evaluation kit за полтыщи баксов, но сняла линейку с производства. Потом trimble выпустило чипсет и народ сам припаивал к нему гироскопы и весь радиообвес. Еще были другие эпизоды, штатные нави почти все идут с DR. Врезультате многолетних наблюдений выбор пал на компанию Ublox с линейкой чипов antaris. Глядя на их evaluation kit с кучей ненужных для навигации и картографирования функций появилась идея пособирать минималистический USB девайс.

Идея проста. При некачественном приеме GPS-сигнала или его полном отсутсвии в тоннеле чип считает импульсы скорости с физического одометра автомобиля, а вторую координату поворота берет со (встроенного в девайс но не чип) углового акселерометра. Бюджетные акселерометры могут точно работать если запрограммировать корректировку термпературно-зависимых отклонений. Эту и все остальные необходимые автосамокалибровочные функции специалисты Ublox внедрили в свой чип, который является мозгом нашего девайса.

После недели поездок под открытым небом с хорошим сигналом спутников девайс достигает необходимых значений самокалибрации акселерометра с температурой и количества импульсов одометра на единицу расстояния при конкретных колесах, давлении в шинах итп.

По работе акселерометра все еще есть нарекания, по длинам нет, по долговечности один прибор ходит уже пять лет и это не предел. Софт - любой, а прошивки, мануалы, ттх англоязычники могут почитать на сайте производителя. Пока девайс тестируется, промышленным выпуском озадачиваться не приходится.

Блютус пока не осилили, есть только RS-232 тем у кого компорт стандартный 9600 и USB по которому и запитан прибор и создается виртуальный компорт. В комплекте идет внешняя активная магнитная антенна на кабеле 5м с разъемом sma.

UPD 2014. Осилили блютус, есть устройства на HC-06. На устройствах с android ставится gps bluetooth provider и им может пользоваться ЛЮБАЯ Ваша программа навигации.

10.09.2014 Есть устройства в наличии, но не для продажи, а для открытого тестирования.

UPD 2014 На WV и Hyundai разработаны CAN адаптеры, генерящие пульсы. Подключаются к диагностическому разъему или к разъему магнитолы т.е можно подключиться не вмешиваясь в штатную проводку.

Ну и пара скриншотов. usb drivers

Скопирую сюда кусочек с четвертой страницы, где обсуждали инерциальные системы для авто:

Тематически-адаптированные темы:
PcCar.ru, PocketGIS.biz, Журнал “Гироскопия и навигация” - это еще один респект Питеру.

форум проекта

2

А что за модель evaluation kit на фотке ? Я, прочитав ветку на pccar, уже решил что вы сами паяли :slight_smile:

Небольшой комментарий по поводу скачков позиции после длительной потери GPS-сигнала. Понятно что дрейф неизбежен и полностью от него избавиться не получится, поэтому существуют специальные программы для камеральной обработки, в которых невязку по курсовым углам раскидывают на все промежуточные измерения. К сожалению они очень дороги и требуют сырых данных: Waypoint Inertial Explorer

А вообще вариант с u-Blox - отличное real-time решение, осталось найти в продаже.

3

На фотке выше - наш проект. Паяли правда наши роботы, но нам тоже досталось, часть чертежей в автокаде сделана, часть в пикаде.

“Тестирование” - открытое, для желающих потестить ЛС модератору на форуме проекта.

Скачок на выезде из тоннеля - это не дрейф т.к. неточная линия повторяет топологию пути. Отклонения по курсу идут изза недостаточно откалиброванного акселерометра. Отклонений по длине не заметно. Откатывание процедуры калибровки - задача для тестеров, будут новости, могу отписать. Судя по скриншотам прогресс есть и, думаю, будет.

Любые броски не-по-курсу (дрейф) алгоритм легко отсекает видя ноль на гироскопе или постоянные значения на одометре. В математические возможности распознавания дрейфа верю очень слабо, ФВЧ и другие методы имеют тяжелые побочные эффекты. Также с подозрением отношусь к программам сложность которых ограничивается лишь квалификацией программиста.

4

Может мы используем разные термины… Счислимые системы просто обречены на ошибку, тем более тут даже не настоящий компас, а интегрируемый. В принципе система почти сводится к Range-Bearing (радары, USBL-акустика, лазерные дальномеры), только если в последних каждое измерение независимо, в INS эта ошибка накапливается, причем как угловая, так и по дальности. Это я к тому что полностью избавиться от скачка без постобработки не получится. Впрочем это уже другие точности, не для ОСМ.

5

Да, я согласен. Ошибка накапливается и чем длинее тоннель, тем дальше от выезда я приеду. Только дрейф - некая случайная величина, а тут вполне прогнозируемые зависимости, главным образом изза температуры гироскопа. Постобработка заключается в создании таблицы калибровочных данных гироскопа для всех температур. ИМХО достаточно эффективный метод добиться приемлимых результатов от гироскопа категории достагрин.
Из вариантов постобработки для задач навигации еще может необычно-хорошо сработать технология snap-to-road. Для картографии, тоже полностью согласен, нужны другие точности, не для бытовых приборов и бюджетов.
Пока-же все просто, неудачный трек легко распознать, поэтому из набора треков можно выбрать лучший, ИМХО более чем достаточным метод. Он хорош тем, что точность конечного результата пропорциона приложенным усилиям.
Кроме того немного рано говорить о работе вообще_без_спутников. Слишком революционно. Тут дело проще. Периодически пропадающие спутники с таким девайсом не портят жизнь, а периодически появляющиеся спутники каждый раз обнуляют накопленные погрешности.
Такой “городской цикл” :).

6

Без спутников точно не обойтись :slight_smile: Все INS работают по этому принципу, им требуется регулярная привязка к рабочей системе координат. Так что GPS + Inertial - очень удачное сочетание, жаль только что так медленно внедряется. Причем дело даже не в сложности реализации (ведь есть томтомы и пионеры с датчиками), а в том что производители не хотят использовать одометр :frowning: Видимо для обычного пользователя это слишком сложно для монтажа, а без одометра точность никудышняя.

7

угу, даже миркомы имеют вариант, там правда вручную надо вбивать часть калибровочных данных :slight_smile:
Для обычного (российского) пользователя все зависит от марки его машины. Сколько машин ездит с нештатным БК-экономайзером? Их намного сложнее подключать т.к. кроме сигнала одометра им еще нужно несколько подключений. Кроме того в немецких машинах и тойотах с маздами этот сигнал есть в разъеме магнитолы, а в киа и хенде - в диагностическом разъеме, приборке, ecu. Подходящий сигнал нашелся даже на Acura современной - он шел на штатную навигацию, хоть и машина вся на CAN :slight_smile:
Для CAN машин сейчас есть переходники, а в стадии разработки у того-же ublox находятся чипы напрмую подключаемые к шине. Тесты приличные выходят, но придется подождать несколько лет.
Больше проблема что нет блютуза т.к. usb и com мало у кого есть, в-основном навигаторы продаются 2-4дюйма с полумобильниковскими мозгами.

8

Не совсем понял, CAN является необходимым условием или нет? Как понять пригодна машина для инсталляции девайса или нет?

9

Если есть пульсы одометра где-то еще, то CAN не нужен.
У меня пульсы одометра нашлись на входе в усилитель. Уже гоняю с dead reckoning.

10

А эти пульсы стандартизованы что-ли у всех автопроизводителей?

11

Да, стандартизированы. Датчики, конечно разные, но по штатным блокам везде разводятся именно 12в импульсы. Магнитолы, регулирующие громкость по скорости все такие импульсы принимают. Конечно частота у всех разная, но девайс откалибруется под любую по GPS.
На некоторых машинах с CAN (от 2005-09 года)нет этого сигнала, вот тогда начинаются деньги. Есть переходники рулевых кнопок для CAN, большинство зарубежных генерит импульсы скорости а также 12в заднего хода, он тоже нужен для расчетов с dead reconing технологией.
Сейчас ситуация такова, что по-возможности лучше подключаться без CAN, к реальным импульсам.

12

CAN то у меня точно нету, боюсь как бы машина не оказалось слишком примитивной. Одометр конечно уже не тросиковый, но всё ещё технологии прошлого века. На КПП есть шестерёнка одометра, от неё два провода куда-то в приборку.

13

От датчика идет слабый сигнал, ненадо туда цепляться. Проще поискать в интернете на свою машину распиновку разъема магнитолы, схему приборки или рецепт подключения нештатного расходомера - экономайзера - бортового компьютерчика. Обычно там много интересного. Ваш знакомый автоэлектрик также сразу поймет о чем речь и предложит простейший вариант.

Кстати зря Вы на свою машину наговариваете. Я вот на опиле 1991 с тросиковым спидометром нашел в приборке этот механический генератор импульсов и года полтора успешно гонял аналогичный девайс. С электронными все должно быть проще.

14

А вот еще насчёт dead reckoning (правда, что-то давно новых коммитов не было там):

http://sourceforge.net/projects/adaptivedr/files/

15

Раcскажите про Audi/VW, а то я кроме “audi a4 odometer rollback” на эту тему ничего не нашел.
Магнитола родная/вcтроенная, так что до разъема в любом случае добраться непросто.

16

Еще интересует вот такая “классическая” проблема: известны координаты точек на въезде и выезде из туннеля, и есть таблица (id,time,speed,a_x,a_y,a_z) для пути между ними.
a_x,a_y,a_z записаны датчиком AK8976 (есть на большинстве телефонов HTC). Как оптимально проинтегрировать эти данные ?

17

На немецких машинах стандартизирован разъем магнитолы, есть две распиновки, поновее и постарше. Верхний разъем отличается, но сигнал vehisle speed sygnal VSS, приходит на контакт 1.

Сигнал скорости называется SCV и GA. Еще приходит в приборку.сигнал заднего хода удобнее найти в косичке в пороге, но проще с заднего фонаря ЗХ.

18

usm78-gis
А откуда скорость в тоннеле - с одометра ?
С телефонами вообще всё плохо, их не закрепишь жестко как железную коробочку на фотках выше…

19

У меня сигнал заднего хода взят с лампочки на АКПП.

20

Да. Либо принимается постоянной. Идея пришла мне в голову, когда ехал в туннеле под
перевалом Сент-Готтард (да, тем самым), 12 km со скоростью 80 км/ч.