Ученые МИФИ создали систему навигации для машин без GPS
В МИФИ создали систему, которая помогает автомобилю определять свое местоположение в тоннелях, на парковках и в других местах без спутникового сигнала. Разработка объединяет данные датчиков, колесной одометрии и камеры и снижает ошибку навигации.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 17 сентября /Новости науки/. Специалист НИЯУ МИФИ Дарья Маркова разработала систему, которая позволяет автомобилю определять свое местоположение в тоннелях, на парковках и в других местах без спутникового сигнала. Как сообщается в материале НИЯУ МИФИ.
Разработка объединяет данные инерциальных датчиков, колесного одометра и камеры автомобиля. Такой подход позволяет уменьшать ошибку, которая постепенно накапливается, если машина долго движется без корректировки координат со спутников.
Инерциальный модуль определяет ускорение и повороты автомобиля, а колесный одометр измеряет пройденное расстояние. Для обработки этих данных используется расширенный фильтр Калмана — математический алгоритм, который сопоставляет показания разных датчиков и уточняет положение машины.
На участке длиной два километра без спутникового сигнала обычная система накопила ошибку до 14,8 метра. Применение предложенного алгоритма с адаптивной настройкой позволило сократить максимальное отклонение до 4,9 метра.
Еще один способ уменьшить погрешность основан на моментах полной остановки автомобиля. Когда машина, например, останавливается на светофоре, система получает точную информацию о том, что ее скорость равна нулю, и использует эти данные для корректировки накопившейся ошибки.
Дополнительно разработка использует фронтальную камеру и визуальную одометрию. Алгоритмы компьютерного зрения распознают здания, дорожные знаки и другие ориентиры, сравнивают их с предыдущими изображениями и на основе этого уточняют положение автомобиля.
При совместной работе инерциальной навигации, данных об остановках и визуальной системы средняя ошибка определения положения в испытаниях составила 0,3% от пройденного расстояния. На городском маршруте длиной пять километров с тоннелем и многоуровневой парковкой максимальное отклонение не превышало 10 метров.
Для сравнения, при использовании только инерциальной навигации ошибка на этом маршруте достигала 65 метров. В отдельных условиях комбинированная система также показывала более точные результаты, чем штатный GPS-приемник, работа которого в плотной городской застройке может нарушаться из-за отражения спутниковых сигналов.
Разработка рассчитана на использование доступного оборудования. Для нее необходимы МЭМС-датчики, обычная камера и 32-битный микроконтроллер. Программная часть создана в среде ROS 2.
В дальнейшем разработчик планирует дополнить систему лидарами, ультразвуковыми дальномерами и методами машинного обучения для распознавания ориентиров. Это должно помочь улучшить работу комплекса, в том числе в темноте, и увеличить расстояние автономной навигации без внешней поддержки.
Разработка объединяет данные инерциальных датчиков, колесного одометра и камеры автомобиля. Такой подход позволяет уменьшать ошибку, которая постепенно накапливается, если машина долго движется без корректировки координат со спутников.
Инерциальный модуль определяет ускорение и повороты автомобиля, а колесный одометр измеряет пройденное расстояние. Для обработки этих данных используется расширенный фильтр Калмана — математический алгоритм, который сопоставляет показания разных датчиков и уточняет положение машины.
На участке длиной два километра без спутникового сигнала обычная система накопила ошибку до 14,8 метра. Применение предложенного алгоритма с адаптивной настройкой позволило сократить максимальное отклонение до 4,9 метра.
Еще один способ уменьшить погрешность основан на моментах полной остановки автомобиля. Когда машина, например, останавливается на светофоре, система получает точную информацию о том, что ее скорость равна нулю, и использует эти данные для корректировки накопившейся ошибки.
Дополнительно разработка использует фронтальную камеру и визуальную одометрию. Алгоритмы компьютерного зрения распознают здания, дорожные знаки и другие ориентиры, сравнивают их с предыдущими изображениями и на основе этого уточняют положение автомобиля.
При совместной работе инерциальной навигации, данных об остановках и визуальной системы средняя ошибка определения положения в испытаниях составила 0,3% от пройденного расстояния. На городском маршруте длиной пять километров с тоннелем и многоуровневой парковкой максимальное отклонение не превышало 10 метров.
Для сравнения, при использовании только инерциальной навигации ошибка на этом маршруте достигала 65 метров. В отдельных условиях комбинированная система также показывала более точные результаты, чем штатный GPS-приемник, работа которого в плотной городской застройке может нарушаться из-за отражения спутниковых сигналов.
Разработка рассчитана на использование доступного оборудования. Для нее необходимы МЭМС-датчики, обычная камера и 32-битный микроконтроллер. Программная часть создана в среде ROS 2.
В дальнейшем разработчик планирует дополнить систему лидарами, ультразвуковыми дальномерами и методами машинного обучения для распознавания ориентиров. Это должно помочь улучшить работу комплекса, в том числе в темноте, и увеличить расстояние автономной навигации без внешней поддержки.
