STM32自主定位的小车导航系统设计.doc

——————————————————————————————————————————————— STM32自主定位的小车导航系统设计 ＳＴＭ３２自主定位的小车导航系统设计鋈 王羽。张海 （北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京１００１９１） 摘要：设计了基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６的自主定位四轮差速小车。为单轴陀螺仪ＡＤＩＳｌ６２６５、集成惯性测量单元ＭＰＵ一 ９１５０及超声波测距模块设计了合理的数据采集与处理方法，完成小车短时间内高精度的航向角计算及长时间稳定的磁航向角计算，并对程序开发中遇到的堆栈溢出问题提出了解决方案。最后提出了各传感器信息的有效融合方法，采用航 位推算的方法完成小车自主定位，实现了小车长时间沿预定轨迹自主稳定行驶的功能。关键词：ＳＴＭ３２；ＡＤＩＳｌ６２６５；ＭＰＵ一９１５０；磁航向角；堆栈溢出中图分类号：ＴＰ２４２ 文献标识码：Ａ ＶｅｈｉｃｌｅＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ Ｗａｎｇ Ｙｕｅ，ＺｈａｎｇＨａｉ ｏｎ ＳＴＭ３２鲞 （ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｅｌｆ－ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｆｏｕｒ－ｗｈｅｅｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｐｅｅｄｄｒｉｖｅｖｅｈｉｃｌｅｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａ— ｂｌｅｍｅｔｈｏｄｏｆｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｏｒｓｉｎｇｌｅ－ａｘｉｓｇｙｒｏｓｃｏｐｅＡＤＩＳｌ６２６５，ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｅｒｔｉａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｉｔＭＰＵ一９１５０ａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｏｄｕｌｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｅａｄｉｎｇａｎｇｌｅｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｎ ｅｎｃｏｕｎ— ｓｈｏｒｔ—ｔｉｍｅａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｈｅａｄｉｎｇｗｈｉｃｈｉｓｓｔａｂｌｅｉｎｌｏｎｇ—ｔｉｍｅ．Ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｓｔａｃｋｏｖｅｒｆｌｏｗｐｒｏｂｌｅｍ ｔｅｒｅｄｉｎｐｒｏｇｒａｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｕｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｍｕｌｔｉ—ｓｅｎｓｏｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｇｉｖｅｎ，ａｎｄｔｈｅｄｅａｄｒｅｃｋｏｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｓｅｌｆ－ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｆｏｒｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅ．Ｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｄｒｉｖｉｎｇａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌｙａｌｏｎｇｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｉｎ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｗｉｔｈｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｋｅｙ ｌｏｎｇ－ｔｉｍｅ． ｗｏｒｄｓ：ＳＴＭ３２；ＡＤＩＳｌ６２６５；ＭＰＵ一９１５０；ｍａｇｎｅｔｉｃｈｅａｄｉｎｇ；ｓｔａｃｋｏｖｅｒｆｌｏｗ 引言 本文采用惯性／码盘／磁罗盘／超声波测距组合的方 单轴陀螺模块ＡＤＩＳｌ６２６５ ＳＰＩ ｌ电源ｌ １２Ｃ 集成惯性测量单元 ～口Ｕ．９１５０ 式，在测量数据融合的基础上实现小车的自主导航定位， 并通过电机调速控制实现了车辆的自主定位。 超声波测距模块 １ 方案选择 小车的导航与控制系统由导航／控制解算模块、惯性／ （巍ＴＰｄｅ）ｌＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＥＴ６觎嚣嚣矧Ｊ甜 距离／测速传感器、电机调速控制电路、ＷｉＦｉ无线通信模 ｉ司瓣 ＿ＥＣＨＯＷ Ｉ篷器墓Ｉ““ 光电码盘 块等构成，系统组成及主控芯片接口分配如图１所示。 车辆采用４轮差速控制，每个减速电机上装有光电码盘测量电机的实际转速。 主控芯片在采集到传感器数据后进行小车导航定位信息的解算。已知初始航向、位置信息，利用陀螺仪测量 ＷｉＦｉ无线通信模块ｌｌ电机调速控制电路 图１系统组成及主控芯片接口分配图 积。在