[發(fā)明專利]慣性導(dǎo)航中陀螺儀參數(shù)的差異性解決方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110375644.5
• 申請(qǐng)日: 2011-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102538790A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔紅波;鐘佳明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢光庭科技有限公司
• 主分類號(hào): G01C21/18
• 分類號(hào): G01C21/18
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于陀螺儀、GPS導(dǎo)航設(shè)備的慣性導(dǎo)航技術(shù)，屬于車載導(dǎo)航領(lǐng)域。

背景技術(shù)

車載導(dǎo)航技術(shù)是現(xiàn)代多學(xué)科的高新技術(shù)結(jié)晶。它綜合了導(dǎo)航衛(wèi)星及目標(biāo)定位技術(shù)、陀螺儀等傳感技術(shù)、GIS數(shù)字電子地圖技術(shù)、城市智能化交通技術(shù)、GSM動(dòng)態(tài)導(dǎo)航通訊業(yè)等高新技術(shù)。

傳統(tǒng)車載導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)置的GPS天線會(huì)接收到來(lái)自環(huán)繞地球的24顆GPS衛(wèi)星中的至少3顆所傳遞的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合存儲(chǔ)在車載導(dǎo)航儀內(nèi)的電子地圖，通過(guò)GPS衛(wèi)星信號(hào)確定的位置坐標(biāo)與此相匹配，進(jìn)行確定汽車在電子地圖中的準(zhǔn)確位置。在定位的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)多功能顯示器，提供最佳行車路線，前方路況以及最近的加油站、飯店、旅館等信息。傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)完全依賴GPS進(jìn)行導(dǎo)航，而實(shí)際應(yīng)用中，因城市峽谷、地下通道、高架橋、茂密叢林等原因，GPS信號(hào)被減弱或屏蔽。車載導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)法正常接收到GPS信號(hào)，沒(méi)有坐標(biāo)信息就無(wú)法與地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，車載導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行正常的導(dǎo)航。

車載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)能夠解決因GPS信號(hào)減弱或屏蔽導(dǎo)致無(wú)法導(dǎo)航的問(wèn)題。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)從一已知點(diǎn)的位置根據(jù)連續(xù)測(cè)得的運(yùn)載體航向角和速度推算出其下一點(diǎn)的位置。

隨著車載導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，慣性導(dǎo)航在車載精確導(dǎo)航中起到了越來(lái)越大的作用。傳統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)僅僅依靠于GPS來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航會(huì)有很多的盲點(diǎn)。第一，就是GPS信號(hào)的減弱。影響GPS信號(hào)減弱的因素有很多，在陰雨天氣，由于云層太厚，GPS的信號(hào)會(huì)減弱，GPS接收不到有效的GPS信號(hào)導(dǎo)致導(dǎo)航失效。在林蔭處，由于茂密的樹(shù)葉擋住了GPS信號(hào)，GPS的信號(hào)也會(huì)有一定程度的衰減。第二，GPS信號(hào)的屏蔽。導(dǎo)航系統(tǒng)在通過(guò)隧道過(guò)程中會(huì)沒(méi)有任何GPS信號(hào)，同時(shí)，出隧道后，會(huì)有一定時(shí)間的盲區(qū)，這段時(shí)間是GPS的重新定位的時(shí)間。第三，GPS信號(hào)對(duì)于導(dǎo)航的無(wú)效。有時(shí)候?qū)τ贕PS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，GPS信號(hào)接收到了有效的信號(hào)，但是信號(hào)對(duì)于導(dǎo)航來(lái)說(shuō)無(wú)效。例如平行路線，由于民用GPS信號(hào)是C/A碼，精度為100-10米，2條平行路線間的距離低于10米就會(huì)導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確。其實(shí)GPS有信號(hào)，對(duì)于導(dǎo)航來(lái)說(shuō)，也無(wú)法準(zhǔn)確定位到那一條路線。路線不準(zhǔn)確就會(huì)導(dǎo)致地圖匹配錯(cuò)誤，從而導(dǎo)航失效。

這些導(dǎo)致導(dǎo)航系統(tǒng)問(wèn)題的因素又具備不可預(yù)知性。無(wú)法準(zhǔn)確知道哪些時(shí)間和地點(diǎn)會(huì)發(fā)生，單純的依賴GPS導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到理想的效果。甚至在特定場(chǎng)合，單純依賴GPS的導(dǎo)航系統(tǒng)沒(méi)有任何的導(dǎo)航作用。

陀螺儀是一種角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置。陀螺儀是用高速回轉(zhuǎn)體的動(dòng)量矩敏感殼體相對(duì)慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個(gè)或二個(gè)軸的角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置。由于陀螺儀的制造工藝的問(wèn)題，同一批次的陀螺儀很有可能零點(diǎn)輸出、溫漂參數(shù)都不一樣。這就需要在量產(chǎn)時(shí)考慮使用軟硬件的算法解決由于制造工藝的問(wèn)題導(dǎo)致的產(chǎn)品的參數(shù)不一致性。

同一款陀螺儀由于PCB設(shè)計(jì)、SMT工藝、車輛的使用環(huán)境的原因都會(huì)有輸出的不一致性。如果不對(duì)這些因素導(dǎo)致的問(wèn)題進(jìn)行處理，就會(huì)導(dǎo)致在量產(chǎn)時(shí)，無(wú)法做到產(chǎn)品參數(shù)的一致性。甚至同一款車載慣性導(dǎo)航設(shè)備中會(huì)有2次開(kāi)機(jī)出現(xiàn)參數(shù)的不一致問(wèn)題。

作為未知路段的指路向?qū)В瑢?dǎo)航系統(tǒng)的穩(wěn)定和準(zhǔn)確性起到很重要的作用。如果導(dǎo)航失效，有可能造成時(shí)間和資源的浪費(fèi)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)作為民用精確導(dǎo)航系統(tǒng)，有潛力勝任新趨勢(shì)下新一代車輛導(dǎo)航高精度的新要求。

相關(guān)名詞解釋：

1、ADC：Analog-to-Digital?Converter的縮寫(xiě)，是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器件。

2、GIS：Geographic?Information?System，地理信息系統(tǒng)。

3、GSM：Global?System?for?Mobile?Communications，全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)。

4、GPS：Global?Positioning?System，全球定位系統(tǒng)。

5、API：Application?Programming?Interface，應(yīng)用程序編程接口。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服陀螺儀零點(diǎn)漂移和溫度漂移的問(wèn)題，解決了陀螺儀差異性，提供一種慣性導(dǎo)航中陀螺儀參數(shù)的差異性解決方法。

該方法基于硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)，慣性導(dǎo)航中陀螺儀參數(shù)的差異性解決方法，采用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，包括陀螺儀、溫度傳感器、GPS接收器、車速脈沖信號(hào)采集電路和嵌入式處理器，方法包括以下步驟：

步驟一、分別對(duì)陀螺儀數(shù)據(jù)、溫度傳感器數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、車速脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣；

步驟二、對(duì)陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和溫度補(bǔ)償后，計(jì)算得到角加速度，進(jìn)而算出偏移角；