关于在室外环境作业的移动机器人一般运用惯导/卫星组合导航办法。惯性导航体系具有彻底自主、抗搅扰强、荫蔽才能好和输出参数全面等长处，但它的鲁棒性极低，差错会不断随时刻累积发散。卫星导航体系具有精度高、定位规模广和差错不随时刻累积等长处，但其自主性差、易受外界遮挡和搅扰、接纳机数据更新频率低一级缺陷。因而工程上常常将两者互补结合运用，组成卫星/惯性组合导航体系。
本文以低功耗MSP430F149为中心，规划了可以一起完结卫星导航（GNSS）接纳机、惯性丈量单元（IMU）、气压高度等导航信息的高速收集与高速合路传输，并进行开始导航定位信息交融的导航体系，即可为室外移动机器人供给直接的导航服务，也可作为高精度组合导航体系的原始丈量信息高速收集体系。体系规划的关键是运用单片机有限的接口资源完结了多传感器信息并行收集，规划了有用的数据同步办法，处理了气压传感器数据手册遗漏导致的无法接入问题，给出了机器人组合定位的根本办法。体系充分运用了MSP430F149单片机的才能，具有结构简略、低功耗、对传感器具有普适性等长处。
本体系由电源、气压计接口、IMU接口、GNSS接纳机接口、SPI转UART模块及MSP430F149构成。体系组成如图1所示。组合导航体系的功用完结分为IMU数据接纳与解析、GNSS数据接纳与解析、气压计数据接纳与解析、组合导航解算以及数据输出五个部分。IMU数据接纳与解析功用用来获取导航解算中需求的加速度和角速度信息;GNSS数据接纳与解析功用用来获取导航解算中需求的方位和速度信息（松耦合组合）或许 GNSS伪距和伪距率（紧耦合组合）;气压计数据接纳与解析功用用来获取高度信息;组合导航解算功用为体系中心，用来进行组合导航解算;数据的输出包含原始数据包的整合输出宽和算成果的输出。
图1 体系组成结构图
本文所运用的惯性器材和GNSS接纳机都是RS-232电平的UART接口，具有通用性，用户可依据本钱考虑不同精度的设备。气压计选用美国MEAS公司出产的MS5803-02BA，现已固化在电路中。
微操控器接口
整个组合导航定位体系需求三个UART接口和两个SPI接口。其间两个UART接口由430单片机自带的UART资源供给，别的一个UART接口由 GPIO模仿SPI经过MAX3111E芯片转化得到;两个SPI接口由GPIO模仿得到。别的需求一个外部中止引脚捕获秒脉冲信号（PPS）、一个外部中止引脚捕获MAX3111E中止信号。MSP430F149管脚资源分配如表1所示。
电源电路
本体系供电需求为3.3V供电，因而选用AMS1117稳压芯片，接入5V电源即可输出3.3V安稳电压，可供给1A电流，满意体系供电需求。电路规划如图2所示。
图2 电源电路
IMU器材及GNSS接纳机接口电路
IMU器材及GNSS接纳机都选用UART接口办法接入，选用RS232协议。因而可运用430单片机上自带的两个UART接口，可是需求进行TTL电平与RS232电平转化。这儿选用常见的MAX3232芯片，电路规划如图3所示。
图3 IMU及GNSS接口电路
气压计MS5803-02BA接口电路
MS5803-02BA［3］是由MEAS公司出产的数字压力传感器，分辨率达10cm。芯片内部包含一个高线性的压力传感器和一个内部工厂标定系数的超低功耗24位ΔΣ型ADC。该款芯片有SPI和I2C两种接口办法，经过芯片的PS引脚装备了挑选不同的接口办法（PS置低时，选用SPI作业形式;PS置高时，选用I2C作业形式）。本文所论述的定位体系将气压计装备为SPI作业形式。MS5803-02BA与微操控器间的接口电路规划如图4所示。
图4 MS5803-02BA接口电路
MS5803-02BA的操控指令包含复位指令、温度ADC指令、气压ADC指令、ADC读取指令、PROM读取指令。操控指令如表2所示。操控指令经过SDI口移位输入，呼应成果从SDO移位输出。输入的电平判定在时钟信号的上升沿，输出的电平判定在时钟信号的下降沿。输出的气压值可以进行温度补偿，需求运用芯片内部PROM中的系数来补偿。ADC读取指令输入之后，输出24位ADC成果;PROM读取指令输入之后，输出16位补偿系数。
本文依据MSP430F149单片机规划的室外移动机器人组合导航定位体系，经过接口的扩展使得该款定位体系可以接入IMU、GNSS接纳机、气压计三路信息，完结开始导航定位服务功用，一起可作为多路数据收集设备，将多路数据整合到一路高速输出接口，用于进一步的高精度导航解算。该体系依据运用者的需求不同，可接入不同本钱和精度的设备，只需满意RS-232协议即可。笔者将其实践运用，整个体系充分运用该款单片机的资源，结构简略、功耗低、适用规模广，不只可作为开始导航定位服务的设备，还可作为多路数据收集设备。
