[發明專利]基于組合導航的能量優化導航裝置

無效

• 申請號: 201210122520.0
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102645667A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 王翔宇;宋欣;畢琰;周思捷
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S19/49
• 分類號: G01S19/49;G01S19/23
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及一種導航裝置，尤其地，涉及一種基于組合導航的能量優化導航裝置。

背景技術

導航技術是利用衛星/傳感器等器件提供的信息，通過運算，快速正確的引導載體到達預定目的的一種技術。導航技術最開始運用于軍事領域，但是隨著科技的發展，導航技術也逐步從軍事領域走向民用市場。現在，在船舶、汽車甚至手機中都安裝有具有導航功能的模塊。這些導航模塊極大的方便了人們的出行。目前，除了較為流行的衛星導航和慣性導航外，星光導航、地磁導航也是新興的導航技術。

在實際工程應用中，慣性導航器件具有低功耗、不依賴其工作的外部環境，有高度的自主性等優點。但是，慣性導航系統同時具有長期穩定性較差、存在累積誤差等不足。全球導航衛星系統(Global?Navigation?Satellite?Systems，GNSS)接收機的導航精度高，沒有累積誤差，系統穩定性好。但是GNSS接收機在導航過程中消耗的能量較大。這一功耗上的不足極大地限制了衛星導航系統在諸如手機等小型化器件上的使用。同時，在城市環境中，樓房、立交橋等障礙物會阻擋衛星信號，造成GNSS接收機“失鎖”。

在傳統的導航技術中，往往只采用了慣性導航器件，GNSS接收機或者其他單一導航原件進行導航。由于僅僅采用了一種導航器件進行導航，這些導航器件往往在諸如導航精度、能量消耗、導航范圍等一個方面或多個方面存在缺陷，從而不能夠滿足手持導航設備低功耗、高精度、廣覆蓋面的要求。

對于采用單一導航原件的導航系統，為了使導航系統能夠達到高精度、小功耗、低累積誤差等要求，往往會采用諸如陀螺儀或則高精度的MEMS器件，而這些器件的昂貴價格使其不可能大規模的運用于民用設施。

因此，我們需要一種低成本、低功耗、高精度的導航設備。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種基于組合導航的能量優化導航裝置，其為利用GNSS接收機和慣性導航器件聯合工作的導航裝置。該裝置綜合了GNSS接收機和慣性導航器件導航精度高、功耗低、對外界條件要求低等優點，同時克服了GNSS接收機和慣性導航器件功耗高、有累積誤差的不足，能夠滿足手持移動低功耗導航設備的要求。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于組合導航的能量優化導航裝置，其包括導航模塊、計算模塊、控制模塊和顯示模塊，所述導航模塊、計算模塊和顯示模塊均與所述控制模塊相連，所述導航模塊又與所述計算模塊相連；

其中，所述導航模塊用于接收導航原始數據，并將接收到的所述導航原始數據發送給所述計算模塊，所述導航模塊包括慣性導航器件和GNSS接收機，所述慣性導航器件用于輸出導航載體的所述導航原始數據，所述GNSS接收機在所述控制模塊的控制下按照一定的時間頻率啟用，用于接收衛星信號和輸出導航載體所在的位置；

所述計算模塊用于對所述導航模塊輸出的原始導航數據進行運算處理，并將處理后的導航數據發送給所述控制模塊；

所述控制模塊用于控制所述導航模塊、計算模塊和顯示模塊的工作，其中，所述控制模塊控制所述導航模塊的工作模式；所述控制模塊控制所述計算模塊從所述導航模塊中讀入所述慣性導航器件輸出的所述導航原始數據，同時從所述計算模塊中讀出經過所述計算模塊處理后的導航數據；所述控制模塊根據最終的導航數據，控制所述顯示模塊顯示出導航內容，以及從所述顯示模塊中讀入導航請求；

所述顯示模塊用于顯示最終的導航數據和作為導航請求的輸入界面。

如上述的基于組合導航的能量優化導航裝置，其中，所述導航原始數據包括導航載體的x、y、z三個方向的加速度以及轉向速度。

進一步地，如上述的基于組合導航的能量優化導航裝置，其中，所述計算模塊采用辛普森離散積分公式對所述慣性導航器件輸出的x、y、z三個方向的加速度進行兩次離散積分，得到所述導航載體在x、y、z方向的位移；所述計算模塊采用辛普森離散積分公式對所述慣性導航器件輸出的轉向速度進行離散積分，得到所述導航載體當前的朝向。

如上述的基于組合導航的能量優化導航裝置，其中，所述導航模塊的工作模式包括慣性導航和GNSS導航修正。

進一步地，如上述的基于組合導航的能量優化導航裝置，其中，所述慣性導航是指導航模塊利用慣性導航器件進行導航；所述GNSS導航修正是指利用GNSS接收機接收的導航數據按照一定時間間隔來修正慣性導航器件引起的累積誤差。