[实用新型]一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量装置

说明书

本实用新型利用高精度的加速度感应、磁感应技术与精确的数学模型提供一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量装置，通过安装在车辆两后车轮的加速度模块、磁感应模块采集加速度感应、磁感应数据，利用数学模型计算出车轮转动角度，并通过车轮转动角度计算出车轮模块行驶距离，根据阿克曼转向几何，对车辆两个后车轮转弯时的过程进行建模，将车轴中心点的坐标偏移和偏向角变化量代入三角函数计算出车辆地面坐标系的位移(Δx,Δy)；相对于传统测量轨迹方法，本测量系统计算每个时间间隔内车辆后车轮轴的位置变化和角度变化，代表整台车辆的运动情况，数学模型要求的参数更少，测量或获取的方式更加简单，抗干扰能力强并且测量精度更高。

技术领域

本实用新型涉及一种利用传感器确定车辆位移、轨迹测量技术领域，尤其涉及一种基于加速度感应传感器与磁感应传感器的转动角度精确测量系统。

背景技术

精确定位技术，在过去的几十年取得了很大的进展，基本可以分为两类，一类是相对位置定位，从某个基准点出发，记录方向、距离进行定位，如惯性导航，测向测距等，另一类则为绝对位置（坐标）定位，如GPS，视觉定位，地形匹配，恒星定位；绝对位置定位，现在已经达到了较高的精度，尤其是基于GPS 的差分定位技术，现在可以达到厘米级别甚至毫米级别，但是民用领域的相对定位还在一个比较低的级别。

现有技术中对于转动角度的测量，多采用基于霍尔效应的脉冲计数装置，或者是与转轴联动的分度盘和旋转编码解码器方式，或者使用交流供电的自整角机：

脉冲计数装置广泛应用于车辆行程采集，在车轮上固定霍尔元件，通过采集车轮转动圈数，获取车辆行驶里程，此方法的最小计量单位为车轮转动一圈的周长，精度不高。

分度盘和旋转编码解码器，多用于精密伺服电机转动角度控制，通过给定脉冲控制电机转动角度，并通过分度盘、解码器获知电机当前角度。此方法成本较高，对使用环境限制严格，使用交流供电的自整角机在控制系统中得到了广泛应用，此方法成本较高，体积大，同时一般要求外部提供交流电源，对使用环境限制严格。

发明内容

本实用新型的目的，就是克服现有技术的不足，利用加速度模块、磁传感模块及由此建立的数学模型提供一种高精度、低误差的移动轨迹精确测量装置。

一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量装置，其特征在于，包括：设置于车轮圆心位置的加速度模块、可设置在车轮的任意位置的磁感应模块、存储有可被执行用于实现移动轨迹精确测量的存储器；用于传输用于实现移动轨迹精确测量的数据传输模块；以及用于执行移动轨迹精确测量的数据处理器；用于融合移动轨迹精确测量数据的数据融合模块；

进一步的，所述加速度模块能够获取到的车辆后车轮圆心位置左手坐标系的加速度数据；

进一步的，所述数据处理器能够计算出车辆后车轮车轮转动角度及转动角度变化量并计算出车辆移动轨迹；

进一步的，所述数据融合模块将计算出车辆移动轨迹进行融合，得到二维平面的轨迹。

进一步的，还可在安装有磁感应模块的车轮外，布设人造磁场。

进一步的，所述人造磁场为不少于1颗的永磁体。

所述一种基于加速度感应与磁感应的移动轨迹精确测量装置，采用以下方法步骤进行测量：s1、在车轮圆心位置设置用于采集左手坐标系的加速度数据的加速度模块，利用加速度模块采集到的加速度数据,，计算出车辆两个车后轮的车轮转动角度α1、α2及车轮转动角度变化量Δα1、Δα2并计算出车辆移动轨迹；

s2 、将车轮转动角度变化量Δα1、Δα2分别和车轮模块的半径D代入公式，计算出车轮模块行驶距离Δs1、Δs2，通过车轮移动距离Δs1、Δs2计算出车辆移动轨迹；

s3、根据车轮移动圆弧外侧曲线L、车轮移动圆弧内侧曲线R、车轴长度W计算出内圆半径r；