Система навігації безпілотного наземного апарата на arduino
Вантажиться...
Файли
Дата
2018
Автори
Мясіщев, О.А.
Фарина, А.П.
Myasischev, A.A.
Faryna, A.P.
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Хмельницький національний університет
Анотація
В статті запропоновано навігаційну систему для безпілотного наземного апарата на Arduino. Ця
система дозволяє здійснити пересування безпілотного апарата за заздалегідь створеним оператором
маршрутом. Основна ідея такого методу полягає в створенні ланцюга із точок які задаються GPS координатами,
безпілотний апарат за допомогою навігаційної системи пересувається почергово від точки до точки. Таким
чином він може автономно виконувати певну роботу, наприклад, транспортування вантажу або вести
відеозйомку. На сьогоднішній день ця задача є досить актуальною і активно розвивається в світі. Перелічені і
вказані модулі: GPS (GY-NEO6MV2), магнітометр (GY-273), акселерометр і гіроскоп (MPU6050) на основі показників
яких здійснюється навігація. Також вказані їх технічні характеристики та способи підключення. Проаналізовано
алгоритм роботи GPS, особливості його запуску (холодний, гарячий і теплий старти), а також причини їх
виникнення. Рекомендовано програмне забезпечення (бібліотеки Arduino) що дозволить спростити роботу з GPS
модулем. Запропоновано метод фільтрації (фільтр Калмана) GPS координат, та його математичну модель. Цей
метод вирішить проблему неточності і зашумленості GPS координат. Описані причини виникнення шумів,
основний принцип та алгоритм роботи фільтру, а також в якості прикладу наведено результат фільтрування
GPS координат фільтром Калмана. Наведено теоретичний матеріал про роботу магнітометра та магнітного
поля Землі. Описана причина виникнення похибки в показах на осях X та Y при нахилі магнітометра та спосіб її
вирішення. Обґрунтовано необхідність використання акселерометра і гіроскопа для побудови цифрового компаса
на основі магнітометра. Запропонована система проста і надійна, вона надає інформацію про орієнтування
об'єкта в просторі та визначає його географічні координати.
In article it is offered the navigation system for the pilotless land device on Arduino. This system allows the drone to move along a route that the operator created in advance. The main idea of this method is to create a chain of points that are specified by GPS coordinates, the unmanned vehicle is moved alternately from point to point using the navigation system. In this way, it can autonomously perform a certain work, for example, cargo transportation or video filming. Today this task is very relevant and actively develops in the world. Listed and specified modules: GPS (GY-NEO6MV2), the magnetometer (GY-273), accelerometer and a gyroscope (MPU6050) on the basis of which indicators is carried out navigation. Their technical characteristics and ways of connection are also specified. The algorithm of work of GPS, feature of his start (cold, hot and warm starts) and also the reasons of their emergence are analyzed. The software (Arduino libraries) is recommended that will allow to simplify work with the GPS module. The filtration method (Kallman's filter) of GPS of coordinates, and his mathematical model are offered. This method will solve a problem of inaccuracy and a noisiness of GPS of coordinates. The causes of noise, the basic principle and an algorithm of operation of the filter are described, and also the result of filtration of GPS of coordinates by Kallman's filter is given as an example. The theoretical material about operation of the magnetometer and magnetic field of Earth is given. The cause of a mistake in indications on axes X and Y at an inclination of the magnetometer and a way of her decision are described . Need of use of the accelerometer and a gyroscope for creation of a digital compass on the basis of the magnetometer is proved. The offered system simple and reliable, it provides information on orientation of an object in space and determines his geographical coordinates.
In article it is offered the navigation system for the pilotless land device on Arduino. This system allows the drone to move along a route that the operator created in advance. The main idea of this method is to create a chain of points that are specified by GPS coordinates, the unmanned vehicle is moved alternately from point to point using the navigation system. In this way, it can autonomously perform a certain work, for example, cargo transportation or video filming. Today this task is very relevant and actively develops in the world. Listed and specified modules: GPS (GY-NEO6MV2), the magnetometer (GY-273), accelerometer and a gyroscope (MPU6050) on the basis of which indicators is carried out navigation. Their technical characteristics and ways of connection are also specified. The algorithm of work of GPS, feature of his start (cold, hot and warm starts) and also the reasons of their emergence are analyzed. The software (Arduino libraries) is recommended that will allow to simplify work with the GPS module. The filtration method (Kallman's filter) of GPS of coordinates, and his mathematical model are offered. This method will solve a problem of inaccuracy and a noisiness of GPS of coordinates. The causes of noise, the basic principle and an algorithm of operation of the filter are described, and also the result of filtration of GPS of coordinates by Kallman's filter is given as an example. The theoretical material about operation of the magnetometer and magnetic field of Earth is given. The cause of a mistake in indications on axes X and Y at an inclination of the magnetometer and a way of her decision are described . Need of use of the accelerometer and a gyroscope for creation of a digital compass on the basis of the magnetometer is proved. The offered system simple and reliable, it provides information on orientation of an object in space and determines his geographical coordinates.
Опис
Ключові слова
навігація, GPS, фільтр Калмана, магнітометр, цифровий компас, navigation, GPS, Kallman's filter, magnetometer, digital compass
Бібліографічний опис
Мясіщев, О.А. Система навігації безпілотного наземного апарата на Аrduino [Текст] / О. А. Мясіщев, А. П. Фарина // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – 2018. – № 4. – С. 173-176.