[發(fā)明專(zhuān)利]一種車(chē)載導(dǎo)航儀

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310553992.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103557869A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑飛豹;陳弘
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 金陵科技學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01C21/28
• 分類(lèi)號(hào): G01C21/28
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明導(dǎo)航設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種車(chē)載導(dǎo)航儀。

背景技術(shù)

近年來(lái)，GPS?在車(chē)載導(dǎo)航領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，但對(duì)于繁華街區(qū)等地形復(fù)雜的區(qū)域，GPS?信息極其容易受到阻隔而喪失持續(xù)的定位能力。因此，采用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Inertial?Navigation?System，INS)和GPS?構(gòu)建組合導(dǎo)航系統(tǒng)，是提高車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)的持續(xù)定位和容錯(cuò)能力的常用方式。但是，傳統(tǒng)的INS?比較昂貴，隨著MEMS(MicroElectro?Mechanical?System)慣性傳感器的興起和性能的不斷提高，已經(jīng)逐步成為新一代INS?的重要構(gòu)成元素，可以滿(mǎn)足車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)低成本、微型化的需要，以及在GPS?信息丟失時(shí)，采用速度約束信息對(duì)改善導(dǎo)航精度的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種車(chē)載導(dǎo)航儀，旨在解決現(xiàn)傳統(tǒng)的GPS導(dǎo)航儀持續(xù)定位和容錯(cuò)能力較差的問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種車(chē)載導(dǎo)航儀包括電子羅盤(pán)模塊、慣性測(cè)量模塊、GPS模塊、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊、顯示模塊。

用于對(duì)導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算，實(shí)時(shí)計(jì)算車(chē)輛姿態(tài)、速度和位置的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊；

與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊相連接，通過(guò)感應(yīng)地球磁場(chǎng)來(lái)提供地理北向基準(zhǔn)的電子羅盤(pán)模塊；

與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊相連接，用于實(shí)時(shí)獲取車(chē)體的姿態(tài)、速度和位置信息的慣性測(cè)量模塊；

與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊相連接，用于提供高精度車(chē)輛位置信息的GPS模塊；

與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊相連接，用于實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛的姿態(tài)、速度、位置信息的顯示模塊。

進(jìn)一步，所述的慣性測(cè)量模塊包含3軸陀螺儀和3軸加速度計(jì)；

進(jìn)一步，當(dāng)GPS信息丟失時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)引入速度約束信息來(lái)抑制導(dǎo)航參數(shù)的發(fā)散。

導(dǎo)航坐標(biāo)系下的速度V_n到載體坐標(biāo)系下的速度V_b的轉(zhuǎn)換公式為：

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其中,[]^T?,為從導(dǎo)航系n到載體b的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，

對(duì)（1）式求微分，得到??

δ=?+=?+?E=?+?E??????（2）

式中，E為平臺(tái)失準(zhǔn)角[,,]^T的反對(duì)稱(chēng)矩陣，

，即

。

效果匯總

本發(fā)明針對(duì)車(chē)載導(dǎo)航設(shè)備中GPS?信號(hào)間歇性受到阻隔而喪失導(dǎo)航功能的情況，引入慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和電子羅盤(pán)，與GPS?構(gòu)建組合導(dǎo)航系統(tǒng)，擴(kuò)展了姿態(tài)和速度，而且保證了導(dǎo)航信息輸出的連續(xù)性，滿(mǎn)足了車(chē)載導(dǎo)航的精度要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的車(chē)載導(dǎo)航的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、電子羅盤(pán)模塊；2、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊；3、顯示模塊；4、GPS模塊；5、慣性測(cè)量模塊。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1示出了本發(fā)明的車(chē)載導(dǎo)航儀的結(jié)構(gòu)，如圖所示，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種車(chē)載導(dǎo)航儀包括電子羅盤(pán)模塊1、慣性測(cè)量模塊5、GPS模塊4、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊2、顯示模塊3。

用于對(duì)導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算，實(shí)時(shí)計(jì)算車(chē)輛姿態(tài)、速度和位置的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊2；

與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊2相連接，通過(guò)感應(yīng)地球磁場(chǎng)來(lái)提供地理北向基準(zhǔn)的電子羅盤(pán)模塊1；

與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊2相連接，用于實(shí)時(shí)獲取車(chē)體的姿態(tài)、速度和位置信息的慣性測(cè)量模塊5；

與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊2相連接，用于提供高精度車(chē)輛位置信息的GPS模塊4；

與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)模塊2相連接，用于實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛的姿態(tài)、速度、位置信息的顯示模塊3。

進(jìn)一步，所述的慣性測(cè)量模塊5包含3軸陀螺儀和3軸加速度計(jì)；

進(jìn)一步，當(dāng)GPS信息丟失時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)引入速度約束信息來(lái)抑制導(dǎo)航參數(shù)的發(fā)散。

導(dǎo)航坐標(biāo)系下的速度V_n到載體坐標(biāo)系下的速度V_b的轉(zhuǎn)換公式為：

????(1)

其中,[]^T?,為從導(dǎo)航系n到載體b的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，

對(duì)（1）式求微分，得到??

δ=?+=?+?E=?+?E??????（2）

式中，E為平臺(tái)失準(zhǔn)角[,,]^T的反對(duì)稱(chēng)矩陣，

，即

。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。