[發明專利]磁導航輔助GPS/INS組合導航定位系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201210173646.0
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102680997A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 陳熙源;申沖;黃浩乾
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S19/49
• 分類號: G01S19/49
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種磁導航輔助GPS/INS組合導航定位系統及其控制方法，屬于機動車輛導航定位領域。

背景技術

隨著交通事業的日益發展，汽車已經在人民生活中發揮著越來越大的作用。隨著人們出行頻率的增加，對車載GPS導航系統的需求也日益增強。目前民用GPS水平定位精度已經達到10m左右，在一定程度上滿足了車輛定位的精度要求。

GPS（全球定位系統）是美國從20世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的全球衛星導航定位系統。GPS系統通過接收分布在空中的24顆導航衛星發送的無線信號來計算定位信息，具有全球性、全天候、實時性等優點。但是由于車輛經常行駛于城市高樓間，或者行駛于高架橋下、隧道時，GPS信號將會丟失，不能提供導航和定位功能，不能滿足某些需要實時定位的公共服務車輛和特種車輛的功能需求。

INS（慣性導航系統）系統具有自主導航能力，不受環境、載體機動及無線電干擾的影響，能夠連續的提供載體位置、速度和姿態等導航定位信息，其數據更新頻率快，且在短時間內具有較高的相對精度。但是，隨著系統工作時間的延長，INS系統的導航誤差會隨之積累增長，此時就需要利用外部觀測信息來修正INS系統，以控制其隨時間積累的誤差。

磁導航是自動公路系統的一種基本導航方式，因為磁導航基本不受道路條件和氣候條件的影響，其實用性前景也最被看好。其中磁釘導航是磁導航的一種主要應用形式。傳統的應用磁釘導航的自動公路系統中，車道中心線上埋置等間距的磁道釘作為車輛導航的信息源，通過車載磁傳感器檢測磁信號的大小來判斷車輛是否偏離車道中心線并以此來進行下一步的車輛自動控制。

發明內容

本發明提出了一種磁導航輔助GPS/INS組合導航定位系統及其控制方法。利用鋪設在路上的磁釘將精確的絕對位置信息進行編碼，以輔助GPS/INS組合導航。該方法可以整合多個子導航信息，克服了GPS導航系統易受環境影響以及INS的導航定位誤差隨時間延續不斷增大的缺陷。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種磁導航輔助GPS/INS組合導航定位系統，包括GPS接收機、慣性導航系統、慣性導航系統處理單元、磁釘、磁傳感器和中央處理單元，所述中央處理單元包含一個解碼器和一個卡爾曼濾波模塊，慣性導航系統、慣性導航系統處理單元和中央處理單元的卡爾曼濾波模塊順序連接，GPS接收機與中央處理單元的卡爾曼濾波模塊連接，磁釘、磁傳感器和中央處理單元的解碼器順序連接。

所述慣性導航系統包括三軸正交安裝的陀螺儀和三軸正交安裝的加速度計，所述陀螺儀用于提供三軸角速度測量值，所述加速度計用于提供三軸加速度測量值。

所述陀螺儀為光纖陀螺儀。

所述加速度計為硅微加速度計。

磁導航輔助GPS/INS組合導航定位系統的控制方法，包括以下步驟：

（1）通過GPS接收機接收衛星的定位數據，計算運動物體的GPS導航信息；

（2）通過慣性導航系統處理單元接收慣性導航系統輸出的數字信號，進行導航積分計算獲得載體位置、速度和姿態導航信息；

（3）磁傳感器接收鋪設在路上的磁釘的編碼信息，并傳遞給中央處理單元；中央處理器接收到磁傳感器傳遞的編碼信息后，對其進行解碼，即將編碼信息轉換為絕對位置信息；

（4）中央處理單元中的卡爾曼濾波模塊對接收到的GPS導航信息、慣性導航系統導航信息以及磁導航信息進行濾波融合計算，得出最終精確的載體導航定位信息。

本發明的有益效果如下：

（1）?首次利用卡爾曼濾波對GPS導航、INS導航及磁導航信息進行融合，有效的提高了組合導航定位精度。

（2）?首次利用二進制編碼技術將絕對位置信息存儲于磁釘中，其中，磁釘正極向上為1，磁釘負極向下為0。由于磁導航不受環境、天氣等因素影響，因此能夠提供穩定、持續且精確的絕對位置信息。

附圖說明

圖1為本發明系統組成框圖。

圖2為組合導航定位系統的控制方法流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明創造做進一步詳細說明。