Unity3D官方换装demo中网格合并研究

Unity3D官方换装demo中网格合并研究
Unity3D官方换装demo中网格合并研究

Unity3D官方换装demo中网格合并研究

为了实现游戏人物外形的定制,专门研究了Unity官方换装demo 。

1.基础

BuildPipeline.BuildAssetBundle 把gameobject生成包,可以用于替换和更新

www.assetBundle 动态载入包

SkinnedMeshRenderer 骨骼模型渲染器,美术导出的时候每个子模型都带SkinnedMeshRenderer

2.基础模型生成

基础模型是从characters目录下找fbx模型(名称里面不带@),如果找到(如female.fbx),则把模型下所有有SkinnedMeshRenderer的gameobject删除,然后给模型本身加了个SkinnedMeshRenderer。

因为female是带animation的,所以这样一个基础模型就生成了,此模型带animations, 并且带一个SkinnedMeshRenderer。

3.子模型包的生成

子模型包是根据前面找到的fbx模型的子模型,主要包括face, eye, shoes, top ,pants, hair几个部分,子模型包包括三个部分:一个pretab,用到的所有的material, bonenames,

4.生成过程

生成过程主要在两个函数:

public GameObject Generate() //生成基础模型

public GameObject Generate(GameObject root) //生成root下的子模型

每一个子模型包对应的类是CharacterElement,整个模型的构成过程,就是集合所有子模型SkinnedMeshRenderer的materials, mesh的CombineInstance,还有bonenames, SkinnedMeshRenderer r = root.GetComponent();

r.sharedMesh = new Mesh();

https://www.360docs.net/doc/ff9573435.html,bineMeshes(combineInstances.ToArray(), false, false);

r.bones = bones.ToArray();

r.materials = materials.ToArray();

全部赋值到了基础模型的SkinnedMeshRenderer上

5. SkinedMeshRender:该对象负责网格绘制。主要数据成员包括

var bones : Transform[] 骨骼

var materials : Material[] 材质

var sharedMesh : Mesh 网格

其中Mesh的主要成员是

vertices : Vector3[] 顶点

boneWeights : BoneWeight[] 骨骼权重

boneWeights数组与vertices数组对应,表示对应下标的顶点运动受骨骼影响的权重。BoenWeight结构记录了骨骼在SkinedMeshRender.bones数组中的索引。

6.网格和材质的对应关系

一张实际的网格只能施加一个材质。因此,【狗刨学习网】当render所使用的mesh

包含多个实际网格(sub mesh),它对每个sub mesh所施加的材质实际上是materials数组中对应下标的材质。

7. 合并网格(CombineMeshes)函数的第二个参数是设置是否将多个子网格合并成一张实际的网格。

正如前面所述,一个实际的网格只能施加一个材质,所以只有被合并的所有网格原来使用的就是同一个材质(即共享材质)时,将它们真正合并才能正确应用材质。否则,应该将该参数置为false,表示不实际合并这些sub mesh,而是将它们作为被合并后Mesh对象的sub mesh。

四、数组对应问题:网格顶点和骨骼、sub mesh和材质之间的对应都是通过数组下标进行的,所以操作时保证新生成的个数组下标对应关系正确是非常重要的。

这是例子中组合创建模型的主要函数,我将自己理解后的备注添加在里面。

复制代码

?// Creates a character based on the currentConfiguration recycling a

?// character base, this way the position and animation of the character

?// are not changed.

?// 这个函数实际上并没有将各部分的子网格合并成一张网,而只是将他们合并到?// 同一个Mesh下作为sub mesh。因为一张网格只能用一个材质,只有所有子网格?// 都共享同一个材质时,合并成一张网才能保证材质应用正确。

?public GameObject Generate(GameObject root) {

?// The SkinnedMeshRenderers that will make up a character will be

?// combined into one SkinnedMeshRenderers using multiple materials.

?// This will speed up rendering the resulting character.

?List combineInstances = new List();

?List materials = new List();

?List bones = new List();

?//获得构成骨架的所有Transform

?Transform[] transforms = root.GetComponentsInChildren();

?//一次处理构成身体的各部分

?foreach (CharacterElement element in currentConfiguration.Values)

?{

?//GetSkinnedMeshRenderer()内部Instantiat了一个由该部分肢体Assets构成的

?//GameObject,并返回Unity自动为其创建SinkedMeshRender。

?SkinnedMeshRenderer smr = element.GetSkinnedMeshRenderer();

?//注意smr.materials中包含的材质数量和顺序与下面的sub mesh是对应的?materials.AddRange(smr.materials);

?for (int sub = 0; sub < smr.sharedMesh.subMeshCount; sub++)

?{

?CombineInstance ci = new CombineInstance();

?ci.mesh = smr.sharedMesh;

?ci.subMeshIndex = sub;

?combineInstances.Add(ci);

?}

?// As the SkinnedMeshRenders are stored in assetbundles that do not

?// contain their bones (those are stored in the characterbase assetbundles)

?// we need to collect references to the bones we are using

?// 网格点与骨骼的对应关系是通过Mesh数据结构中的BoneWeight数组来实现的。该数组

?// 与网格顶点数组对应,记录了每个网格点受骨骼(骨骼记录在SinkedMeshRender的bones

?// 数组中,按下标索引)影响的权重。

?// 而此处,示例程序提供的肢体Assets并不包含骨骼,而是返回骨骼名称。因此,推断

?// GetBoneNames()返回的骨骼名称应该与实际骨骼数组的顺序相同。

?foreach (string bone in element.GetBoneNames())

?{

?foreach (Transform transform in transforms)

?{

?//通过名字找到实际的骨骼

?if (https://www.360docs.net/doc/ff9573435.html, != bone) continue;

?bones.Add(transform);

?break;

?}

?}

?Object.Destroy(smr.gameObject);

?}

?// Obtain and configure the SkinnedMeshRenderer attached to

?// the character base.

?// 至此,combineInstances、bones和materials三个数组中的数据对应关系是正确的。

?// 合并时,第二个参数是fals,表示保持子网格不变,只不过将它们统一到一个Mesh里

?// 来管理,这样只需采用一个SkinedMeshRender绘制,效率较高。

?SkinnedMeshRenderer r = root.GetComponent();

?r.sharedMesh = new Mesh();

?https://www.360docs.net/doc/ff9573435.html,bineMeshes(combineInstances.ToArray(), false, false);

?r.bones = bones.ToArray();

?r.materials = materials.ToArray(); ?return root;

?}

自动驾驶汽车硬件系统概述

自动驾驶汽车硬件系统概述 自动驾驶汽车的硬件架构、传感器、线控等硬件系统 如果说人工智能技术将是自动驾驶汽车的大脑,那么硬件系统就是它的神经与四肢。从自动驾驶汽车周边环境信息的采集、传导、处理、反应再到各种复杂情景的解析,硬件系统的构造与升级对于自动驾驶汽车至关重要。 自动驾驶汽车硬件系统概述 从五个方面为大家做自动驾驶汽车硬件系统概述的内容分享,希望大家可以通过我的分享,对硬件系统的基础有个全面的了解: 一、自动驾驶系统的硬件架构 二、自动驾驶的传感器 三、自动驾驶传感器的产品定义 四、自动驾驶的大脑 五、自动驾驶汽车的线控系统

自动驾驶事故分析 根据美国国家运输安全委员会的调查报告,当时涉事Uber汽车——一辆沃尔沃SUV系统上的传感器在撞击发生6s前就检测到了受害者,而且在事故发生前1.3秒,原车自动驾驶系统确定有必要采取紧急刹车,此时车辆处于计算机控制下时,原车的紧急刹车功能无法启用。于是刹车的责任由司机负责,但司机在事故发生前0.5s低头观看视频未能抬头看路。 从事故视频和后续调查报告可以看出,事故的主要原因是车辆不在环和司机不在环造成的。Uber在改造原车加装自动驾驶系统时,将原车自带的AEB功能执行部分截断造成原车ADAS功能失效。自动驾驶系统感知到受害者确定要执行应急制动时,并没有声音或图像警报,此时司机正低头看手机也没有及时接管刹车。

目前绝大多数自动驾驶研发车都是改装车辆,相关传感器加装到车顶,改变车辆的动力学模型;改装车辆的刹车和转向系统,也缺乏不同的工况和两冬一夏的测试。图中Uber研发用车是SUV车型自身重心就较高,车顶加装的设备进一步造成重心上移,在避让转向的过程中转向过急过度,发生碰撞时都会比原车更容易侧翻。 自动驾驶研发仿真测试流程 所以在自动驾驶中,安全是自动驾驶技术开发的第一天条。为了降低和避免实际道路测试中的风险,在实际道路测试前要做好充分的仿真、台架、封闭场地的测试验证。 软件在环(Software in loop),通过软件仿真来构建自动驾驶所需的各类场景,复现真实世界道路交通环境,从而进行自动驾驶技术的开发测试工作。软件在环效率取决于仿真软件可复现场景的程度。对交通环境与场景的模拟,包括复杂交通场景、真实交通流、自然天气(雨、雪、雾、夜晚、灯光等)各种交通参与者(汽车、摩托车、自行车、行人等)。采用软件对交通场景、道路、以及传感器模拟仿

惯性导航技术的工作原理

惯性导航技术的工作原 理 Document number:PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

惯性导航系统基本工作原理 惯性导航系统是十分复杂的高精度机电综合系统,只有当科学技术发展到一定高度时工程上才能实现这种系统,但其基本工作原理却以经典的牛顿力学为基础。 设质量m受弹簧的约束,悬挂弹簧的壳体固定在载体上,载体以加速度a 作水平运动,则m处于平衡后,所受到的水平约束力F与a的关系满足牛顿第 二定律: F a m 。测量水平约束力F,求的a,对a积分一次,即得水平速 度,再积分一次即得水平位移。以上所述是简单化了的理性情况。由于运载体不可能只作水平运动,当有姿态变化时,必须测得沿固定坐标系的加速度,所以加速度计必须安装在惯性平台上,平台靠陀螺维持要求的空间角位置,导航计算和对平台的控制由计算机完成。 陀螺仪组件测取沿运载体坐标系3个轴的角速度信号,并被送入导航计算机,经误差补偿计算后进行姿态矩阵计算。加速度计组件测取沿运载体坐标系3个轴的加速度信号,并被送入导航计算机,经误差补偿计算后,进行由运载体坐标系至“平台坐标系”的坐标变换计算。他们沿机体坐标系三轴安装,并且与机体固连,它们所测得的都是机体坐标系下的物理量。 参与控制和测量的陀螺和加速度计称为惯性器件,这是因为陀螺和加速度计都是相对惯性空间测量的,也就是说加速度计输出的是运载体的绝对加速度,陀螺输出的是运载体相对惯性空间的角速度或角增量。而加速度和角速度或角增量包含了运载体全部的信息,所以惯导系统仅靠系统本身的惯性器件就能获得导航用的全部信息,它既不向外辐射任何信息,也不需要任何其他系统

人工智能在自动驾驶技术中的的应用

人工智能在自动驾驶技术中的应用 摘要:随着技术的快速发展云计算、大数据、人工智能一些新名词进入大众的视野,人工智能是人类进入信息时代后的又一技术革命正受到越来越广泛的重视。作为人工智能等术在汽车行业、交通领域的延伸与应用,无人驾驶近几年在世界范围内受到了产学界甚至国家层面的密切关注。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作,让电脑可以在没有任何人类主动的操作下,自动安全地操作机动车辆。自动驾驶技术将成为未来汽车一个全新的发展方向。本文将主要介绍人工智能技术在自动驾驶中的应用领域,并对自动技术的发展前景进行一个简单的分析。 关键词:人工智能;自动驾驶;智能汽车;图像识别 0. 引言 人工智能是一门起步晚却发展快速的科学。20 世纪以来科学工作者们不断寻求着赋予机器人类智慧的方法。现代人工智能这一概念是从英国科学家图灵的寻求智能机发展而来,直到1937年图灵发表的论文《理想自动机》给人工智能下了严格的数学定义,现实世界中实际要处理的很多问题不能单纯地是数值计算,如言语理解与表达、图形图像及声音理解、医疗诊断等等。1955 年Newell 和Simon 的Logic Theorist证明了《数学原理》中前52 个定理中的38 个。Simon 断言他们已经解决了物质构成的系统如何获得心灵性质的问题( 这种论断在后来的哲学领域被称为“强人工智能”) ,认为机器具有像人一样逻辑思维的能力。1956 年,“人工智能”( AI) 由美国的JohnMcCarthy 提出,经过早期的探索阶段,人工智能向着更加体系化的方向发展,至此成为一门独立的学科。五十年代,以游戏博弈为对象开始了人工智能的研究;六十年代,以搜索法求解一般问题的研究为主;七十年代,人工智能学者进行了有成效的人工智能研究;八十年代,开始了不确定推理、非单调推理、定理推理方法的研究;九十年代,知识表示、机器学习、分布式人工智能等基础性研究方面都取得了突破性的进展。 1. 人工智能在自动驾驶技术中的应用概述 人工智能发展六十年,几起几落,如今迎来又一次热潮,深度学习、计算机

辅助惯性导航系统的方法和算法发展

2008年8月 第36卷第4期 现代防御技术 M ODERN DEFENCE TECHNOLOGY Aug.2008 Vo.l36No.4 导航、制导与控制 辅助惯性导航系统的方法和算法发展* 武虎子,南英,付莹珍 (南昌航空大学航空与机械工程学院,江西南昌330063) 摘要:综述了辅助惯导的一些主要算法和方法,主要有:重力辅助的匹配方法、基于衰减记忆的匹配算法、基于贝叶斯算法、基于神经网络算法、基于迭代最近点算法、无线电高度与数字地图辅助方法、粒子滤波算法、声呐技术辅助方法、概率数据关联算法、成像激光雷达辅助方法。分别对各类辅助算法和方法的基本原理、主要优缺点进行了简要介绍,展望了辅助算法和方法的发展趋势。 关键词:惯性导航系统;辅助算法;辅助方法;发展趋势 中图分类号:V448122+4;U66611文献标识码:A文章编号:10092086X(2008)20420062206 The Developm en t of A i ded A l gor ithm and M ethods i n Iner ti a l N avi ga ti on Syste m WU H u2z,i NAN Y i n g,F U Y ing2z hen (Nanchang Un i versity of Aeronautics,School of Aero nauti c and M echanical Engi neeri ng,Ji angxi Nanchang330063,Ch i na) A bstra ct:So me main a l g orithms and methods i n a i d ed2inertial navi g ati o n are summ ar iz ed.They can be c lassified as f ollo ws:gravity a i d ed matchingm ethod,match i n g algorithm based on FadingMe mory,a l2 gorithm based on Bayes Rule,a l g orit h m based on A rtificial Neura lN et w ork,algorith m based on iterative closest poin,t a i d ed method of w ire less he i g ht and d i g italmap,partic le filter algorithm,aided m et h od of sonar technology,probab ilistic data association filter algorith m,a i d ed method of i m agi n g laser radar.The main pri n ciple and ma i n advantages and disadvan tages of a ll k i n ds of a l g orit h ms and methods are i n tro2 duced si m p l y and separately.The develop men t trend of the m is prospected. K ey words:i n ertial navi g ati o n syste m(I N S);a i d ed a l g orithm;a i d ed m et h ods;deve lopment trend 0引言 随着导航技术的逐渐成熟,飞行器对自主导航精度的要求也越来越高,因而辅助惯性导航方法与算法也快速兴起。所谓辅助惯性导航系统(i n erti a l navi g ation syste m,I N S)的方法与算法,就是一种能提高惯导导航精度的方式和途径(如导航精度参数CEP,S EP,R,R MS等达到规定的范围内)。采用这些方法与算法可以重调和校正单一的惯导系统(如位置和方位的重新调整、陀螺漂移的校正)。 在过去的几十年里,辅助惯性导航技术已经有了很大的发展。其辅助算法都可以通过建立数学模 *收稿日期:2007-12-01;修回日期:2008-02-12 作者简介:武虎子(1981-),男,陕西富平人。硕士生,研究方向为飞行控制与导航。 通信地址:330063南昌市丰和南大道696号南昌航空大学航空与机械工程学院

GPS自动导航驾驶系统

GPS自动导航驾驶系统 天宝Autopilot自动导航驾驶系统可以为您从起垄到收割整个过程提供2.5厘米的重复测量精度,为您的操作增加无可比拟的精确度。 详细介绍: 起垄作业在整个农业生产过程中至关重要,起垄作业的质量直接关系到以后播种,喷药作业的“重漏”,关系到作业成本的高低。 传统的起垄作业完全依赖驾驶员的驾驶经验,在直线度和结合线的精度上很难得到保证,尤其在地块较大的情况下,偏航的情况在所难免.返工,以及播种时的重漏,结合线偏差过大直接造成生产成本的加大和地块利用效率的降低。 Trimble的autopilot自动导航驾驶系统通过高精度的GPS+GLONASS卫星定位系统,通过控制农机的转向液压系统,控制农机按照设定的路线(直线或曲线)自动行驶,不需驾驶方向盘。在保证农机直线行驶的同时,结合线之间的偏差可以控制在2.5厘米,充分解决播种重漏的问题,降低生产成本,提高土地利用效率。 工作原理: l 在导航光靶上设定车辆行走线,设置导航模式(直线或者曲线)。 l 接收基站差分数据,实现厘米级的RTK卫星定位,实时向控制器发送精确的定位信息。 l 方向传感器实时向控制器发送车轮的运动方向。 l 导航控制器根据卫星定位的坐标及车轮的转动情况,实时向液压控制阀发送指令,通过控制液压系统油量的流量和流向,控制车辆的行驶,确保车辆按照导航光靶设定的路线行驶。 系统组成 l EZ-GUIDE500导航光靶:内置双频GPS接收机;31个醒目指示灯在任何能见度下快速给您在线信息反馈;多重导航模式可供选择,直线,曲线,环线;大按钮,一按即可完成所有主要导航功能,GPS状态,设置和帮助功能的控制;使用U盘简单快速的把每天的作业数据导入计算机,用于出图和打印报告。 l 方向传感器:独特的方向传感器向导航控制器发送高精度的转角信息。 l 通信模块:通过GPRS/CDMA登陆服务器,接收基站的差分数据。 l 导航控制器:自动驾驶系统的核心,通过接收GPS的定位信息和方向传感器的转角信息,向液压系统发送指令。 l 液压控制器:液压控制器根据导航控制器发送的指令,改变油箱的流量和流向,保证农机按照设定的路线行驶。 优势 l 农机使用自动驾驶系统进行起垄、播种、喷药、收获等农田作业时,衔接行距的精度可达2公分,可以减少农作物生产投入成本,并使农作物的种植农艺特性优化,提高农艺作业质量,避免作业过程产生衔接 行的“重漏”,降低成本,增加经济效益

惯性导航系统

惯性导航系统 以下是为大家整理的惯性导航系统的相关范文,本文关键词为惯性,导航,系统,,您可以从右上方搜索框检索更多相关文章,如果您觉得有用,请继续关注我们并推荐给您的好友,您可以在教育文库中查看更多范文。 目录 1.惯性导航系统的概念.........................22.惯导系统的发展历史及发展趋势 (3)

惯性导航系统的发展.......................3我国的惯性导航系统.......................5捷联惯导系统现状及发展趋势...............63.惯性导航系统的组成........................104、惯性导航系统的工作原理....................145、惯性导航系统的功能.......................186、惯性导航系统的服务模式与应用模式..........207、惯性导航系统当前的应用情况................218、惯性导航系统的特点 (23) 系统的主要优点......................23系统的主要缺点.....................249、惯性导航系统给我们的启示. (24) 1 惯性导航系统 一、惯性导航系统的概念 什么是惯性导航或惯性制导呢?惯性导航系统(Ins)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。在给定的运动初始条件(初始地理坐标和初始速度)下,利用惯性敏感元件测量飞机相对惯性空间的线运动和角运动参数,用计算机推算出飞机的速度、位置和姿态等参数,从而引导飞机航行。 推算的方法是在运载体上安装加速度计,经过计算(一次积分和二次积分),从而求得运动轨道(载体的运动速度和距离),进而进行导航。在运载体上安装加速度计,用它来敏感、测量运载体运动的加速

基于惯性导航系统的车辆自动驾驶装置设计

中图分类号:TN967.1;V249.3文献标识码:A文章编号:1009-2552(2011)02-0069-03基于惯性导航系统的车辆自动驾驶装置设计 寇超1,陈志佳1,杨茂林1,倪蕾2 (1.军械工程学院光学与电子工程系,石家庄050003;2.62541部队,北京100025) 摘要:介绍了一种能够遥控和自主行驶的运动平台的设计方法。该运动平台以惯性导航仪提供的坐标为基础,可以由上位机规划路径和障碍,通过蓝牙模块将路径信息传递给自动驾驶控制器,自动驾驶控制器按照导航路径和惯性导航仪给出的实时坐标解算控制量,完成对运动平台的模糊控制,使运动平台按照指定路径前进。 关键词:惯性导航;自动驾驶;路径规划;路径跟踪 Design of vehicle auto m atic driving device base d on i nerti al navigation syste m KOU Chao1,C HEN Zh-i jia1,YANG M ao-lin1,N I Lei2 (1.Depart m ent of O ptics and E lectron i cs Engi n eer i ng,O rdnance Engi n eer i ng Co llege,Sh iji azhuang050003,Ch ina; 2.62541T roop s of PLA,B eijing100025,Ch i na) A bstract:The desi g n o f movable platfor m t h at can be re m ote contr o led and auto m atic dri v ed is i n troduced.The platfor m based on i n ertial nav i g ati o n i n stru m ent trans m its t h e i n for m ation o f t h e path to the auto m atic dri v i n g controller through blue tooth.The path and obstac l e can be planned by the co m puter.According to the nav i g ati o n and rea-l ti m e coor d i n ate,t h e auto m atic driv i n g contr o ller ca lculates the contro l para m eter and realizes fuzzy contro.l F i n ally,the m ovable platfor m m oves on the path that has been specifi e d. K ey words:i n ertia l navigation;auto m atic driving;path plann i n g;path fo ll o w i n g 0引言 自动驾驶车辆是地面无人作战平台的一种,它是一台可以在崎岖的地形上沿规划的路线自主导航及躲避障碍、必要时可重新规划路线的智能车辆。目前,对地面无人作战平台的研究主要集中在半自主无人车辆开发上。近期的发展趋势主要是不断增强车辆对不同任务的适应能力,如侦察、监视和目标探测、工程侦察、通信中继、战术欺骗、作战补给、反狙击部署等。同时也正在努力增强车辆自身的环境感知能力和自主导航能力,为完全自主无人车辆研究奠定技术基础[1]。 本设计的主要任务是设计一个自动驾驶控制装置,控制载体车辆在实验场地上按照预先规划好的路径行驶,为其他课题实验提供无人运动平台。1控制系统总体设计 整个自动驾驶装置分为运动车辆及控制其自动行驶的控制器、操纵杆和上位机路径规划软件三部分。各部分关系如图1所示,运动车辆作为运 动载 图1全系统组成示意图 收稿日期:2010-09-03 作者简介:寇超(1985-),男,硕士研究生,主要研究方向为通信与信息系统。 ) 69 )

《惯性导航简介》

惯性导航简介 ——《导航概论》课程论文 专业:测绘工程A组姓名:师嘉奇学号:2015301610091 一.摘要与关键字 1.本文摘要:本文主要对导航工程的基本内涵,方法与原理进行简单介绍,主要介绍有关惯性导航的相关内容,并且根据在本学期《导航概论》这门课程上所学习的内容谈一谈自己对导航应用的设想以及对本课程教学的建议。 2.关键字:惯性导航,定位技术,应用与服务,发展与前景 二.导航工程基本内涵 导航定位的历史与人类自身发展的历史一样久远。人类的导航定位活动源自于其生活和生产的需要。陆地上的导航定位最早发生在人类祖先外出寻找食物或狩猎的过程中,那时,他们通常在沿途设置一些特殊的“标记”来解决回家迷路的问题。随着探索遥远地域的愿望与行动的出现,他们则通过观察和利用自然地标(如山峰、河流、树木、岩石等)以及自然天体(恒星)来解决导航定位问题这也使得他们能够翻越高山、跨越河流。谈到导航,很多人会认为这是一个在近现代才提出的词汇,但是,导航的历史已经非常久远了。从古代黄帝作战使用的指南车,到战国时期的司南,从近代航海使用的指南针,再到当今社会人手一部的智能手机,导航已经有了很悠久的历史。那么,导航工程的基本内涵到底是什么呢?

首先,我们可以通过两个英文的句子来大概了解一下到底什么是导航“when am I?”和“How and when to get there?”,这两个问题问的是我现在在哪?我要怎么到那里去?它们也指出了导航的内涵,那就是在哪,怎样去,多久到达。因此,通过科学的定义,将航行载体从起始点引导到目的地的过程称为导航,导航系统给出的基本参数是载体在空间的即时位置、速度和姿态、航向等,导航参数的确定由导航仪或导航系统完成。通过这种技术引导载体方向的过程即为导航。导航是解决人,事件,目标相互位置动态关系随时间变化的科学,技术,工程问题。 在室外或者自然环境中的导航,按照载体运动的范围,可分为海陆空天(海洋、陆地、空中、空间)导航四类;按照所采用的技术,常用的导航方法有,天文导航、惯性导航、陆基无线电导航、卫星导航、特征匹配辅助导航(如地形匹配、地磁匹配、重力匹配)等,以及上述导航方法之间的不同组合(组合导航)。室内定位导航作为当今导航技术发展的个重要分支,它借鉴室外导航的相关技术,同时结合现代通信技术、网络技术传感器技术以及计算机技术的最新发展,已经成为一个重要的研究热点并在人们日常工作和生活中逐步得到应用。室内导航与自然环境中的导航既有联系又有其自身的特点,其主要差异是来自于应用环境及所采用的技术方法不同。 导航系统有两种工作状态:指示状态和自动导航状态。如导航设备提供的导航信息仅供驾驶员操纵和引导载体用,则导航系统工作为指示状态,在指示状态下,导航系统不直接对载体进行控制,如果导

惯性导航系统

惯性导航系统 惯性导航系统(INS,以下简称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面,还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。 惯性导航系统(英语:INS )惯性导航系统是以陀螺和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统,该系统根据陀螺的输出建立导航坐标系,根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。 惯性导航系统(INS,Inertial Navigation System)也称作惯性参考系统,是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量(如无线电导航那样)的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面,还可以在水下。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。 惯性导航系统属于推算导航方式,即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置,因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系,使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中,并给出航向和姿态角;加速度计用来测量运动体的加速度,经过对时间的一次积分得到速度,速度再经过对时间的一次积分即可得到距离。 惯性导航系统有如下优点:1、由于它是不依赖于任何外部信息,也不向外部辐射能量的自主式系统,故隐蔽性好,也不受外界电磁干扰的影响;2、可全天候、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下;3、能提供位置、速度、航向和姿态角数据,所产生的导航信息连续性好而且噪声低;4、数据更新率高、短期精度和稳定性好。 其缺点是:1、由于导航信息经过积分而产生,定位误差随时间而增大,长期精度差;2、每次使用之前需要较长的初始对准时间;3、设备的价格较昂贵;4、不能给出时间信息。[1]但惯导有固定的漂移率,这样会造成物体运动的误差,因此射程远的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正,以获取持续准确的位置参数。惯导系统目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式。陀螺仪由传统的绕线陀螺发展到静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。激光陀螺测量动态范围宽,线性度好,性能稳定,具有良好的温度稳定性和重复性,在高精度的应用领域中一直占据着主导位置。由于科技进步,成本较低的光纤陀螺(FOG)和微机械陀螺(MEMS)精度越来越高,是未来陀螺技术发展的方向。 分类捷联式惯性导航系统 解析式惯性导航系统 半解析式惯性导航系 编辑本段应用惯性导航系统用于各种运动机具中,包括飞机、潜[2]艇、航天飞机等运输工具及导弹,然而成本及复杂性限制了其可以应用的场合。 惯性系统最先应用于火箭制导,美国火箭先驱罗伯特.戈达尔(ROBERT GODDARD )试验了早期的陀螺系统。二战期间经德国人冯布劳恩改进应后,应用于V-2火箭制导。战后美国麻省理工学院等研究机构及人员对惯性制导进行深入研究,从而发展成应用飞机、火箭、航天飞机、潜艇的现代惯性导航系统。 编辑本段惯性技术的重要性惯性技术是对载体进行导航的关键技术之一,惯性技术是利用惯性原理或其它有关原理,自主测量和控制运载体运动过程的技术,它是惯性导航、惯性制导、惯性测量和惯性敏感器技术的总称。现代惯性技术在各国政府雄厚资金的支持下,

浅谈农机自动驾驶导航系统的工作原理

浅谈农机自动驾驶导航系统的工作原理 发表时间:2019-04-08T12:30:21.053Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第34期作者:邹朝妃耿梅[导读] 随着精准农业概念的提出,计算机技术、导航系统技术等在农业机械装备上开始获得广泛的应用。 1、云南天地图信息技术股份有限公司云南省昆明市 650101 2、云南圣周伟业空间科技有限公司云南省昆明市 650101 摘要:随着精准农业概念的提出,计算机技术、导航系统技术等在农业机械装备上开始获得广泛的应用。农机自动驾驶导航系统已经成为现代农业的一个重要组成部分。越来越多的地区开始使用自动驾驶导航系统进行农业的起垄、播种、喷药、收获等,大大提高了工作效率,降低了农业生产成本,从根本上增加了经济效益。本文浅析自动驾驶导航系统的组成、工作原理、导航控制原理。 关键词:GNSS接收机、GNSS天线、导航控制器、、转角控制器、导航显示终端等。 一、自动驾驶导航系统工作原理基于卫星导航定位的自动驾驶导航技术直接驱动拖拉机的转向系统,除田间掉头外,在农机作业时可以代替人工操作方向盘(人工控制油门),实现自动驾驶。自动驾驶导航的基本工作原理是:在导航显示终端(机载田间计算机)中,设定导航线,通过方向轮转角传感器、GNSS接收机、惯导系统获取拖拉机的实时位置和姿态,计算拖拉机与预设导航线的偏离距离和航向,然后通过导航控制器,驱动拖拉机的转向系即时修正拖拉机方向轮的行驶方向。自动驾驶导航系统在拖拉机的作业过程中,不断进行"测量-控制"动作,使得拖拉机的行走路线无限接近于期望和预设的作业路径。根据转向操控原理的不同,拖拉机自动驾驶导航可分为机械式自动驾驶导航和液压式自动驾驶导航两类,分别通过步进电动机和液压式驱动拖拉机的转向结构。 二、自动驾驶导航系统的组成自动驾驶导航系统的基本组成部分包括差分信号源、GNSS天线、无线数传电台、GNSS接收机、转角传感器、导航控制器、转向控制器、导航显示终端及导航控制软件等。 1.差分信号源差分信号是拖拉机自动驾驶导航的基础。差分信号中断后,拖拉机将无法保持厘米级的导航精度,只能停止作业,等待差分信号恢复。在有条件的区域,可以优先使用地基增强信号,并以星基增强信号作为热备份,以保障作业的连续性。差分信号播发途径包括: ①通过无线电台播发,拖拉机也配置一套无线数传电台。 ②通过移动互联网播发,接收机通过内置的移动通信模块接入差分信号。 ③通过卫星播发,接收机通过GNSS天线接收星基增强信号。 2.GNSS天线 GNSS天线安装于拖拉机车顶的中心位置,可以接收北斗双频或三频及GPS双频信号。GNSS天线可以同时接收以L1频率传输的星基增强信号。 3.无线数传电台差分信号以无线电台播发时,拖拉机也配置使用同样频率的无线数传接收电台。 4.GNSS 接收机自动驾驶导航系统使用双频收机,利用差分信号,实时解算精确的三维坐标。拖拉机在连续移动过程中,GNSS接收机可以精确测得拖拉机的航向。当拖拉机停止作业或静止不动时,GNSS接收机测得的航向存在漂移。部分GNSS接收机内置MEMS陀螺仪,可以同时测量拖拉机的位置和姿态,进行地形补偿。 5.转角传感器转角传感器用于实时检测方向轮的转向方向和转向角度。转角传感器常安装于拖拉机的两个方向轮之间。在实施过程中可利用微硅陀螺仪中设计的前轮转角测量系统,能够精确地产生输出正比于旋转速度的模拟直流电压。 6.导航控制器导航控制器内置高灵敏度惯性测量传感器进行地形补偿,接收并处理转角传感器、GNSS 接收机和导航路径信息,向步进电动机或液压阀等转向控制器输出控制信号。地形补偿是实现高精度定位的关键。拖拉机在行驶过程中,由于地形起伏,在模滚、俯仰及偏航等现象,需要通过导航控制器内置的惯性传感器进行补偿。 7.机械式转向操控装置转向操控装置主要包括电动机驱动和被压驱动两类,分别实现机械式辅助驾驶导航与液压式自动驾驶导航。 ①步进电动机步进电动机利用电磁学原理,将电能转换为机械能。其工作原理是将电脉冲信号转变为角位移或线位移,开环控制步进电动机元件。角位移与脉冲数成正比,转速与脉冲频率成正比,转向与各相绕组的通电方式有关。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时,它就驱动步进电动机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“布距角”它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。驱动器是为步进电动机分时供电的多相时序控制器,将直流电变成分时供电的多相时序控制电流,用这种电流为步进电动机供电。驱动电源和步进电动机时一个有机的整体,步进电动机的运动性能是电动机及其驱动电源二者的综合表现。 ②变频信号源变频信号源是一个频率从数十赫兹到几万赫兹的连续可调的脉冲信号发生器。脉冲分配器是由门电路和双稳态触发器组成的逻辑电路,它根据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系加到放大器上,使步进电动机按一定的运行方式运转。功率放大电路用放大后的信号去驱动步进电动机。在实际应用中,将步进电动机套件固定在方向盘的下方,由导航控制器驱动步进电动机,替代手工转动方向盘。 ③摩擦轮

自动驾驶OS

什么是自动驾驶系统? 自动驾驶系统(自动驾驶仪),是一种通过飞行员按一些按钮和旋转一些旋钮,或者由导航设备接收地面导航信号,来自动控制飞行器完成三轴动作的装置。不同型号的飞机所装备的自动驾驶仪可能会有一些小的差别,但是大体相似。 自动驾驶系统能做些什么? 在FS2004里,Cessna 和Beechcraft Baron 58 装备的自动驾驶仪具有以下功能: ?保持机翼水平,不发生滚转。 ?保持飞机当前的仰俯角。 ?保持选定的飞行方向。 ?保持选定的飞行高度。 ?保持选定的上升率或下降率。 ?跟踪一个VOR电波射线(Radial)。 ?跟踪一个定位信标(Localizer)或反向航路定位信标(Localizer Back Course)。 ?跟踪仪器降落系统(Instrument Landing System)的定位信标和下滑道指示信标(Glide Slope)。 ?跟踪一个GPS航路。 GPS 不支持垂直方向制导的自动导航。 在FS2004中,Beechcarft King Air 350, Bombardier Learjet 45, 和所有的Boeing 喷气机,都装备有自动飞行控制系统,包括自动驾驶仪,自动油门(自动节流阀门)和飞行指挥仪。这套系增加了以下功能: ?保持一个选定的飞行速度(空速或地速)。 ?消除有害的偏航。 ?帮助飞行员正确的手动控制飞机。 在FS2004中,有些机型或面板上,提供更多的自动驾驶仪操作功能: ?飞行管理计算机(Flight Management Computers) ?垂直方向导航(Vertical Navigation) ?横向导航(Lateral Navigation) ?飞行水平改变(Flight Level Change) ?机轮控制(Control Wheel Steering) ?自动降落(Autoland) 为什么要使用自动驾驶仪? 有些人认为真正的飞行员是不需要自动驾驶仪的,这个观点是有一点偏颇的,因为适当的使用自动驾驶仪可以减小飞行员工作量,特别是在仪器飞行规则(Instrument Flight Rules)的

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