一种惯性轨迹追踪系统的制作方法

本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种惯性轨迹追踪系统。

背景技术：

随着计算机及电子器件的发展，导航技术得到了广泛的应用，从航天、机载到车辆导航，其应用领域逐渐扩大。其中的代表gps卫星定位实现了高精度实时定位导航，在各行各业得到了广泛的应用，不过gps导航仍存在一个尚未解决的难题，就是卫星信号容易受到地理环境干扰、遮挡等因素的影响，在地下建筑、自然岩洞中会无法采集到卫星信号导致无法定位。

惯性导航技术是以牛顿力学定律为基础，利用惯性测量元件测量载体角速率和加速度信息，通过积分运算得到载体的速度和位置信息，是一种不依赖外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。

为了解决在恶劣且不具备gps信号的封闭环境下，搜救人员不适宜直接进入内部搜救的险恶情况，因此需要一种基于惯性导航的轨迹追踪系统先行遥控进入危险区域，为搜救人员提供危险区域的简易地图，为搜救工作的开展做好先期准备。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种惯性轨迹追踪系统，实现在险恶且不具备gps信号的封闭环境下，外界人员遥控移动平台进入，实时记录移动平台运动轨迹并探测其中的环境情况。

为实现上述目的，本发明提供了一种惯性轨迹追踪系统，包括检测控制模组、控制处理模组和运动轨迹绘制模组，所述检测控制模组、所述控制处理模组和所述运动轨迹绘制模组依次连接；

所述检测控制模组，用于采集移动平台的运动数据和移动平台周围的环境数据，进行整合处理后传输至所述控制处理模组；

所述控制处理模组，用于接收整合处理后的移动平台的运动数据和移动平台周围的环境数据，控制移动平台进行对应进程的动作；

所述运动轨迹绘制模组，用于解算移动平台的运动数据，并绘制出移动平台的运动轨迹进行存储显示。

其中，所述检测控制模组包括惯性数据采集模块、环境检测模块、第一无线通信模块和第一控制模块，所述惯性数据采集模块、所述环境检测模块和所述第一无线通信模块均与所述第一控制模块连接；

所述惯性数据采集模块，用于采集移动平台的运动数据；

所述环境检测模块，用于采集移动平台周围的环境数据；

所述第一控制模块，用于接收整合处理采集得到的运动数据和环境数据；

所述第一无线通信模块，用于与所述检测控制模组通信，进行数据传输。

其中，所述检测控制模组还包括动力模块，所述动力模块与所述第一控制模块连接，用于为移动平台提供动力。

其中，所述惯性数据采集模块包括电子加速度计、电子陀螺仪和电子磁力计中的一种或多种。

其中，所述环境检测模块包括温湿度检测单元、气体检测单元和摄像单元；

所述温湿度检测单元，用于采集移动平台周围环境的温度数据和湿度数据；

所述气体检测单元，用于采集移动平台周围环境的气体浓度数据；

所述摄像单元，用于采集移动平台周围环境的视频信息数据。

其中，所述控制处理模组包括第二无线通信模块、显示模块、摇控模块、第一zigbee模块和第二控制模块，所述第二无线通信模块、所述显示模块、所述摇控模块和所述第一zigbee模块均与所述第二控制模块连接，所述第二无线通信模块与所述第一无线通信模块连接，所述第一zigbee模块与所述运动轨迹绘制模组连接；

所述第二无线通信模块，用于接收整合处理后的移动平台的运动数据和移动平台周围的环境数据；

所述显示模块，用于显示接收的运动数据和环境数据；

所述摇控模块，用于获取输入的摇控信息，并将遥控信息传输至所述第二控制模块；

所述第二控制模块，用于根据遥控信息控制移动平台进行对应进程的动作；

所述第一zigbee模块，用于传输移动平台的运动数据至所述运动轨迹绘制模组。

其中，所述运动轨迹绘制模组包括第二zigbee模块、处理模块、二维轨迹显示模块、三维轨迹显示模块和视频显示模块；所述第二zigbee模块、所述二维轨迹显示模块、所述三维轨迹显示模块和所述视频显示模块均与所述处理模块连接，所述第二zigbee模块与所述第一zigbee模块连接；

所述第二zigbee模块，用于开启串口接收移动平台的运动数据，并传输至所述处理模块；

所述处理模块，用于对运动数据进行分析处理整合，生成二维轨迹数据、三维轨迹数据和运动视频数据；

所述二维轨迹显示模块，用于输出二维轨迹数据在终端上显示移动平台在二维坐标下移动的轨迹；

所述三维轨迹显示模块，用于输出三维轨迹数据在终端上显示移动平台在三维空间坐标下移动的轨迹；

所述视频显示模块，用于输出运动视频数据在终端上显示。

本发明的一种惯性轨迹追踪系统，通过所述检测控制模组采集移动平台的运动数据和移动平台周围的环境数据，进行整合处理后传输至所述控制处理模组；所述控制处理模组接收整合处理后的移动平台的运动数据和移动平台周围的环境数据，控制移动平台进行对应进程的动作；所述运动轨迹绘制模组解算移动平台的运动数据，并绘制出移动平台的运动轨迹进行存储显示。实现在险恶且不具备gps信号的封闭环境下，外界人员遥控移动平台进入，实时记录移动平台运动轨迹并探测其中的环境情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明惯性轨迹追踪系统的结构示意图；

图2是本发明环境检测模块的结构示意图；

图中：100-惯性轨迹追踪系统、10-检测控制模组、20-控制处理模组、30-运动轨迹绘制模组、101-惯性数据采集模块、102-环境检测模块、103-第一无线通信模块、104-第一控制模块、105-动力模块、1021-温湿度检测单元、1022-气体检测单元、1023-摄像单元、201-第二无线通信模块、202-显示模块、203-摇控模块、204-第一zigbee模块、205-第二控制模块、301-第二zigbee模块、302-处理模块、303-二维轨迹显示模块、304-三维轨迹显示模块、305-视频显示模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图2，本发明提供一种惯性轨迹追踪系统100，包括检测控制模组10、控制处理模组20和运动轨迹绘制模组30，所述检测控制模组10、所述控制处理模组20和所述运动轨迹绘制模组30依次连接；所述检测控制模组10为搭载惯性系统的移动平台，所述控制处理模组20为控制移动平台运动的无线控制器，所述运动轨迹绘制模组30为绘制移动平台运动轨迹的图形上位机，上位机是可以直接发出操控命令的计算机。

所述检测控制模组10，用于采集移动平台的运动数据和移动平台周围的环境数据，进行整合处理后传输至所述控制处理模组20；所述检测控制模组10包括惯性数据采集模块101、环境检测模块102、第一无线通信模块103、动力模块105和第一控制模块104，所述惯性数据采集模块101、所述环境检测模块102、所述动力模块105和所述第一无线通信模块103均与所述第一控制模块104连接；所述惯性数据采集模块101，用于采集移动平台的运动数据，具体的，所述惯性数据采集模块101包括电子加速度计、电子陀螺仪和电子磁力计中的一种或多种，电子加速度计是由检测质量(也称敏感质量)、支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳体组成。检测质量受支承的约束只能沿一条轴线移动，这个轴常称为输入轴或敏感轴。当仪表壳体随着运载体沿敏感轴方向作加速运动时，根据牛顿定律，具有一定惯性的检测质量力图保持其原来的运动状态不变。它与壳体之间将产生相对运动，使弹簧变形，于是检测质量在弹簧力的作用下随之加速运动。当弹簧力与检测质量加速运动时产生的惯性力相平衡时，检测质量与壳体之间便不再有相对运动，这时弹簧的变形反映被测加速度的大小。电位器作为位移传感元件把加速度信号转换为电信号，以供输出。加速度计本质上是一个一自由度的振荡系统，须采用阻尼器来改善系统的动态品质，用于测量移动平台的加速度；电子陀螺仪，是利用芯片来实现陀螺仪的功能，原理为一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的，陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。然后读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统；电子磁力计，用于测试磁场强度和方向，定位移动平台的方位，磁力计的原理跟指南针的原理类似，可以测试处移动平台与东南西北四个方向上的夹角。所述环境检测模块102，用于采集移动平台周围的环境数据，具体的，所述环境检测模块102包括温湿度检测单元1021、气体检测单元1022和摄像单元1023；所述温湿度检测单元1021为温湿度传感器，用于采集移动平台周围环境的温度数据和湿度数据，原理为把空气中的温湿度通过检测装置，测量到温湿度后，按一定的规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出；所述气体检测单元1022为气体传感器，一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器，用于采集移动平台周围环境的气体浓度数据，可以是一氧化碳传感器，一氧化碳通常状况下为是无色、无臭、无味的气体，具有毒性，较高浓度时能使人出现不同程度中毒症状，危害人体的脑、心、肝、肾、肺及其他组织，甚至电击样死亡，人吸入最低致死浓度为5000ppm(5分钟)，因此通过一氧化碳传感器先检测一氧化碳浓度数据，提示人员注意搜救进入的危险性；所述摄像单元1023为高清摄像头，具有视频摄像/传播和静态图像捕捉的功能，它是借由镜头采集图像后，由摄像头内的感光组件电路及控制组件对图像进行处理并转换成电脑所能识别的数字信号，然后借由并行端口或usb连接输入到电脑后由软件再进行图像还原，用于采集移动平台周围环境的视频信息数据。所述第一控制模块104为stm32微处理器，用于接收整合处理采集得到的运动数据和环境数据；所述第一无线通信模块103为433m无线模块，工作频率为315m，采用声表谐振器saw稳频，频率稳定度极高，当环境温度在－25～+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度，具有良好的穿墙性能，用于与所述检测控制模组10通信，进行数据传输。所述动力模块105为编码电机，用于为移动平台提供动力。

所述控制处理模组20，用于接收整合处理后的移动平台的运动数据和移动平台周围的环境数据，控制移动平台进行对应进程的动作；所述控制处理模组20包括第二无线通信模块201、显示模块202、摇控模块203、第一zigbee模块204和第二控制模块205，所述第二无线通信模块201、所述显示模块202、所述摇控模块203和所述第一zigbee模块204均与所述第二控制模块205连接，所述第二无线通信模块201与所述第一无线通信模块103连接，所述第一zigbee模块204与所述运动轨迹绘制模组30连接；所述第二无线通信模块201为433m无线模块，工作频率为315m，采用声表谐振器saw稳频，频率稳定度极高，当环境温度在－25～+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度，用于接收整合处理后的移动平台的运动数据和移动平台周围的环境数据；所述显示模块202为液晶屏，用于显示接收的运动数据和环境数据；便于外界人员查看数据进行对应的操作；所述摇控模块203为ps2摇杆，用于获取输入的摇控信息，并将遥控信息传输至所述第二控制模块205；即外界人员控制ps2摇杆可控制移动平台进行移动，如前进、后退、左移、右移、翻转。所述第二控制模块205为stm32微处理器，用于根据遥控信息控制移动平台进行对应进程的动作；所述第一zigbee模块204是一种无线网上协议，具有低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、快速、可靠、安全的特点，用于传输移动平台的运动数据至所述运动轨迹绘制模组30。

所述运动轨迹绘制模组30，用于解算移动平台的运动数据，并绘制出移动平台的运动轨迹进行存储显示。所述运动轨迹绘制模组30包括第二zigbee模块301、处理模块302、二维轨迹显示模块303202、三维轨迹显示模块304202和视频显示模块305202；所述第二zigbee模块301、所述二维轨迹显示模块303202、所述三维轨迹显示模块304202和所述视频显示模块305202均与所述处理模块302连接，所述第二zigbee模块301与所述第一zigbee模块204连接；所述第二zigbee模块301是一种无线网上协议，用于开启串口接收移动平台的运动数据，并传输至所述处理模块302；所述处理模块302，用于对运动数据进行分析处理整合，生成二维轨迹数据、三维轨迹数据和运动视频数据；所述二维轨迹显示模块303202为显示终端，如平板、电脑、手机，用于输出二维轨迹数据在终端上显示移动平台在二维坐标下即x、y坐标移动的轨迹；所述三维轨迹显示模块304202为显示终端，如平板、电脑、手机，用于输出三维轨迹数据在终端上显示移动平台在三维空间坐标下移动的轨迹；所述视频显示模块305202为显示终端，如平板、电脑、手机，用于输出运动视频数据在终端上显示。所述惯性轨迹追踪系统100在险恶且不具备gps信号的封闭环境下，搜救人员不适宜直接进入内部搜救的情况。通过移动平台先行遥控进入危险区域，并探测其中的环境情况返回给外界人员，同时为搜救人员提供危险区域的简易地图，为搜救工作的开展做好先期准备，弥补了现有技术的空白。

本发明的一种惯性轨迹追踪系统100，通过所述检测控制模组10采集移动平台的运动数据和移动平台周围的环境数据，进行整合处理后传输至所述控制处理模组20；所述控制处理模组20接收整合处理后的移动平台的运动数据和移动平台周围的环境数据，控制移动平台进行对应进程的动作；所述运动轨迹绘制模组30解算移动平台的运动数据，并绘制出移动平台的运动轨迹进行存储显示。实现在险恶且不具备gps信号的封闭环境下，外界人员遥控移动平台进入，实时记录移动平台运动轨迹并探测其中的环境情况。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。