密西根大學開發高精度陀螺儀 無GPS信號時幫助自動駕駛汽車導航

2020-12-13 騰訊網

蓋世汽車訊 據外媒報導,密西根大學(University of Michigan)開發了小型、價廉且高度精確的陀螺儀,可以幫助無人機和自動駕駛汽車在沒有GPS信號的情況下保持航向。

(圖片來源:密西根大學官網)

密西根大學斯倫貝謝工程學院教授Khalil Najafi稱,「我們的陀螺儀比普通手機中的陀螺儀精確一萬倍,但價格卻只貴十倍,而且比性能相似的大型陀螺儀便宜1000倍。」

大多數智慧型手機都裝有陀螺儀,以檢測屏幕方向,並幫助判斷用戶面對的方向。但其準確性較差,因此在導航時,手機經常錯誤地指示用戶所面對的方向。而自動駕駛汽車一旦失去GPS信號,可能很快就會迷路。目前,自動駕駛汽車備用導航系統中所使用的高性能陀螺儀體積更大,價格也更貴。密西根大學電子工程和計算機科學助理研究員Jae Yoong Cho表示,「一直以來,高性能陀螺儀都是一個瓶頸。我們的陀螺儀可以通過在大多數自動駕駛車輛上使用高精度和低成本的慣性導航來消除這一瓶頸。」

更好的備用導航設備也可以幫助士兵在GPS信號被幹擾的地區找到道路。普通的應用場景,精確的室內導航,可以加快倉庫機器人的行駛速度。能夠在沒有連續定位信號的情況下進行導航的裝置稱為慣性測量單元(IMU)。IMU由三個加速度計和三個陀螺儀組成,每個陀螺儀代表空間中的一個軸。但是,現有的高性能IMU非常昂貴的,即使是自動駕駛汽車這樣昂貴的設備也難以承受。

此款便宜的小型陀螺儀的關鍵部件是一個幾乎對稱的機械諧振器,寬一釐米,外型類似穿過酒杯的環形蛋糕模具。與酒杯一樣,當玻璃被敲擊時產生的振動聲音的持續時間取決於玻璃的質量,這對陀螺儀的性能而言也非常重要。整個裝置使用放置在玻璃諧振器周圍的電極來推動和拉動玻璃,使其發出聲響並保持轉動。

協助開發製造此款陀螺儀的電氣和計算機工程博士Sajal Singh解釋說,「玻璃諧振器一般會以某種特定模式振動。如果突然旋轉它,其振動模式會保持原來的方向。因此,通過監測其振動模式,就有可能直接測量轉速和角度。」簡而言之,玻璃振動的方式顯示了陀螺儀在空間中旋轉的時間、速度和幅度。

為了使該諧振器儘可能完美,Najafi的團隊採用厚度約為四分之一毫米的幾乎純的玻璃,用噴燈加熱玻璃,將其製成圓環形狀。由於其看起來像一個倒置的水盆,因此也被稱為「水盆」諧振器。然後,再在玻璃外殼上添加一層金屬塗層,並在其周圍放置電極,用以振動玻璃並測量振動。整個部件被包裹在一個真空的封裝中,可以防止空氣流入而迅速減弱振動。

相關焦點

  • 小型、精確且價格適中的陀螺儀,無需GPS即可導航
    密西根大學UM開發的一種小型、低成本且高精度的陀螺儀可以幫助無人機和自動駕駛汽車在沒有GPS信號的情況下保持在正常軌道上。這就是為什麼手機在導航過程中經常錯誤地指示用戶所面對的方向的原因。對於開車的人來說,這可能無關緊要,但是無人駕駛汽車可能會由於GPS信號丟失而迅速丟失。目前,自動駕駛汽車在其備用導航系統內部使用了更大且價格更高的高性能陀螺儀。「高性能陀螺儀是一個瓶頸,並且已經存在了很長的時間。
  • 基於Fuzzy-PID的陀螺儀溫度控制系統設計
    所以溫度控制系統的設計應保證加熱和保持充入陀螺部件的液體的常值工作溫度為70%26;#177;0.2℃,因為在這個溫度上陀螺球體具有中性浮力 發表於 2007-03-09 密西根大學開發高精度陀螺儀 無GPS信號時幫助自動駕駛汽車導航
  • 陀螺儀除了導航,還有這些關鍵技術會幫助機器人
    陀螺儀除了導航,還有這些關鍵技術會幫助機器人此外,據日本媒體報導,松下AIS社將陀螺儀與加速度檢測器完美組合,於今年7月19日開發出面向機器人及機器人產業用自主機械系統、重型機械等的傳感檢測模塊。該模塊可用在姿勢檢測及位置推算方面。
  • 密西根理工大學正在使自動駕駛船更加智能化
    據外媒CNET報導,密西根理工大學的水上摩託車目前還不能實現自動駕駛,但一旦收集到足夠的數據,就應該能夠輕鬆地在波濤洶湧的大海中航行。當前技術狀態的問題在於它無法像人類所能做的那樣基於海況條件和天氣做出導航決策。
  • 2釐米高精度定位、適配L3級別自動駕駛,揭秘千尋位置高精度定位...
    千尋位置高精度定位將成為L3級別自動駕駛技術的重要構成部分,可以說,當下市場高精度定位已經成為眾多汽車廠商推出高階自動駕駛汽車不可或缺的一部分。文丨AutoR智駕 明陽千尋位置全球最大規模高精度定位路測已取得階段性成果。
  • 自動駕駛定位導航技術概述丨曼孚科技
    作為自動駕駛的重要組成部分,高精度定位導航技術是自動駕駛汽車安全行駛不可或缺的核心技術之一,在車輛橫向/縱向精確定位、障礙物檢測與碰撞避讓、智能車速控制、路徑規劃及行為決策等方面發揮著重要的作用。相較於有人駕駛駕駛員可以憑藉雙眼與記憶獲取周圍的可行駛區域、道路邊界、車道線、障礙物、交通規則等詳細信息,目前自動駕駛汽車的環境感知傳感器與算法還無法達到與人類駕駛員同樣的感知性能,因此自動駕駛汽車就需要高精定位、高精地圖、聯合感知等定位導航技術的支持。
  • 自動駕駛定位導航技術概述丨曼孚科技_易車網
    作為自動駕駛的重要組成部分,高精度定位導航技術是自動駕駛汽車安全行駛不可或缺的核心技術之一,在車輛橫向/縱向精確定位、障礙物檢測與碰撞避讓、智能車速控制、路徑規劃及行為決策等方面發揮著重要的作用。相較於有人駕駛駕駛員可以憑藉雙眼與記憶獲取周圍的可行駛區域、道路邊界、車道線、障礙物、交通規則等詳細信息,目前自動駕駛汽車的環境感知傳感器與算法還無法達到與人類駕駛員同樣的感知性能,因此自動駕駛汽車就需要高精定位、高精地圖、聯合感知等定位導航技術的支持。
  • 高精地圖導航 讓自動駕駛心中有譜
    高精度地圖對自動駕駛汽車定位、導航與控制,以及數據的實時更新,都起到至關重要的作用,是自動駕駛走進現實的關鍵一環。高速公路場景下的高精度地圖導航高精度地圖在高速公路自動駕駛系統中的導航有三個主要工作,路徑規劃、地圖匹配、導航指令。這與傳統車載地圖導航的內容基本一致,但是從具體的實現上會有一些延伸,因為在自動駕駛系統中,地圖導航的受眾從人變成了計算機,所以每個模塊的內容、體量也都會有變化。
  • 密西根大學識別量化乘用車暈車 預防未來自動駕駛汽車暈車
    (圖片來源:密西根大學)蓋世汽車訊 據外媒報導,根據美國衛生研究院(National Institutes of Health)的數據,多達三分之一的美國人患有暈動病(暈動病是汽車、輪船或飛機運動時所產生的顛簸、搖擺或旋轉等任何形式的加速運動,刺激人體的前庭神經而發生的疾病
  • 少走彎路,寬凳科技欲為自動駕駛開發精確導航
    今年年初Uber和特斯拉的自動駕駛車輛接二連三發生事故,讓自動駕駛汽車安全問題再次被推上風口浪尖。相比於傳統電子導航地圖幫助人類駕駛員遊走於城市之間,在自動駕駛技術發展的熱潮中,「地圖」被提出了更高的要求——高精地圖。寬凳科技作為中國第一家完全專注於眾包高精地圖的科技創業公司,其創始人兼CEO劉駿認為:「相比於傳統的導航地圖,高精地圖的應用環境是服務於自動駕駛,而不是服務於我們拿個手機就開始導航。
  • RADAR+LiDAR+IMU完美組合 ADI為自動駕駛打造360度保護屏障
    ADI:Symeo是一家總部位於德國慕尼黑的私人公司,專注於新興無人駕駛汽車和工業應用的RADAR硬體和軟體,其獨有的射頻和傳感器技術能夠實現實時位置檢測和距離測量,使得系統集成商和OEM能夠提供適用於惡劣工業環境的高精度RADAR解決方案。創新的信號處理算法將有助於ADI公司為客戶提供角精度和解析度均顯著改善的RADAR平臺。
  • 為什麼自動駕駛必須用高精度地圖,高德解釋了原因 | CES Asia
    第一個原因就是幫助自動駕駛車輛「看清楚「道路。也就是將車身傳感器識別的數據和高精度地圖數據進行匹配,從而確定車輛的位置,以及車輛即將面對的路況。在自動駕駛車輛上,傳感器取代了人眼,成為自動駕駛車輛的眼睛。傳感器的作用是不斷識別周圍的環境,來確定周圍車況。
  • 大疆無人機:MEMS陀螺儀技術完美結合
    根據陀螺力學原理製作而成的陀螺儀被廣泛應用於科研、軍事和民用領域。比如:迴轉羅盤、定向指示儀、炮彈的翻轉、陀螺的章動、地球在太陽(月球)引力 矩作用下的旋進(歲差)等。陀螺儀的種類很多,按用。途來分,它可以分為傳感陀螺儀和指示陀螺儀。傳感陀螺儀用於飛行體運動的自動控制系統中,作為水平、 垂直、俯仰、航向和角速度傳感器。指示陀螺儀主要用於飛行狀態的指示,作為駕駛和領航儀表使用。
  • 【關注】自動駕駛技術與實例最全解析
    圖7 汽車防撞雷達原理框圖 當車輛行進中時,發射機產生的雷達窄波束向前發射調頻連續波(FMCW)信號,當發射信號遇到目標時被反射回來,並為同一天線接收,經混頻放大處理後: (a)根據其差拍信號時間差,來表示雷達與目標的距離; (b)根據差頻信號相差與相對速度關係
  • u-blox梅景浩:高精度、安全、可靠——自動駕駛中的GNSS定位
    u-blox資深市場經理 梅景浩今天想和大家分享的是關於自動駕駛高精度定位,我在陳總後面講有點壓力,她講的把我要講的大部分內容都講掉了,所以我今天會講的稍微簡短一點。首先看到在最近幾年,在汽車領域上有很多新應用出來,會對GNSS定位有一些新的挑戰。
  • 波恩大學研究人員開發算法 幫助自動駕駛汽車預測未知危險
    蓋世汽車訊 好的駕駛員能預見危險的情況,並提前調整駕駛。據外媒報導,波恩大學(University of Bonn)研究人員開發了一種算法,能幫助自動駕駛汽車預測未知的危險。研究人員還將提供數據集,用於培訓和測試其方法,將使今後開發和改進這類過程更加簡單。
  • 手機和汽車裡邊的陀螺儀到底是個啥東西?
    沒有陀螺儀的機型。除了我們熟悉的智慧型手機以外,汽車上也用了很多微機電陀螺儀,在高檔汽車中,大約採用25至40隻MEMS傳感器,用來檢測汽車不同部位的工作狀態,給行車電腦提供信息,讓用戶更好的控制汽車。在導航應用上,由於現在網絡和GPS已經能比較準確地實現導航效果,只不過如果有陀螺儀,在隧道或高大建築物沒有GPS訊號時,可以通過陀螺儀來測量汽車的偏航或直線運動位移,保持導航的準確性。另外,理論上陀螺儀在拍照和攝像能起到一定防抖作用,當然不能與光學防抖鏡頭相比。
  • 高精度陀螺儀衡量標準_幾種高精度陀螺儀的應用和分析
    打開APP 高精度陀螺儀衡量標準_幾種高精度陀螺儀的應用和分析 佚名 發表於 2017-11-30 11:00:17   關於高精度陀螺儀有兩種方法,一種是民間詢問得知誤差1°-2°算高精度陀螺儀。
  • Aceinna將提供INS1000高性能雙帶寬實時運動學慣性導航系統
    蓋世汽車訊 據外媒報導,Aceinna將提供INS1000高性能雙帶寬實時運動學慣性導航系統(kinematic inertial navigation system,RTK INS),其內置慣性傳感器,可用於建築業、農業及汽車應用中。
  • 智能掃地機器人陀螺儀構建地圖導航方案
    掃地機器人系統是一個複雜的系統,通常智能掃地機器人由移動系統、感知系統、控制系統、清掃系統、導航系統、以及電源系統組成。隨著計算機技術,人工智慧技術,傳感器技術以及移動機器人技術的發展,很多智能系統開始運用到掃地機方案開發技術中。而陀螺儀技術日趨成熟,成本也大大減少。