[發明專利]多傳感器信息采集導航系統及方法

在審

• 申請號: 201610112269.8
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105783911A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 辛峻峰;王寶祥;段路乾;鄭仰東;薛冰
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.多傳感器信息采集導航系統，其特征是，包括信息采集單元，所述信息采集單元將采 集的信息傳輸至處理器單元，處理器單元對信息進一步處理后打包發送至上位機，處理器單 元接受來自上位機的控制信息，所述處理器單元包括濾波模塊、姿態解算模塊、慣性導航模 塊、陀螺減搖儀的控制模塊；

濾波模塊對采集的信息進行濾波處理并將處理后的數據傳輸至姿態解算模塊，在姿態解 算模塊中，對采集的信息進行解算，得出相應的慣性導航數據并將數據傳輸至慣性導航模塊， 慣性導航模塊對姿態解算得到數據進行分析，用于實現自動返航控制，陀螺減搖儀的控制模 塊通過對姿態解算得到數據進行分析控制陀螺減搖儀的關閉或打開。

2.如權利要求1所述的多傳感器信息采集導航系統，其特征是，所述處理器單元還分別 與存儲卡模塊及顯示模塊相連。

3.如權利要求1或2所述的多傳感器信息采集導航系統，其特征是，所述處理器單元具有 包含IIC接口、SPI接口、UART接口、FSMC接口在內的多種數據輸入輸出接口。

4.如權利要求1所述的多傳感器信息采集導航系統，其特征是，所述信息采集單元包括 超聲波測距儀、GPS定位儀、溫濕度傳感器、水深傳感器、陀螺儀、加速度計、電子羅盤、氣 壓計及紅外傳感器。

5.如權利要求1所述的多傳感器信息采集導航系統，其特征是，所述濾波模塊采用卡爾 曼濾波器算法對采集的信息進行一階濾波；

所述姿態解算模塊采用姿態解算算法，對采集的加速度、角速度、磁偏角對應的原始信 息進行解算，得出作為慣性導航數據的距離、速度及航向角。

6.如權利要求5所述的多傳感器信息采集導航系統，其特征是，所述慣性導航模塊采用 慣性導航算法，通過對姿態解算得到數據進行分析，當水上載具移動時，處理器單元會記錄 下載具的位移信息，智能水上載具返航時根據慣性導航算法與GPS接收機所記錄下的軌跡，控 制船體的動力設備及轉向設備，實現自動返航控制。

7.如權利要求6所述的多傳感器信息采集導航系統，其特征是，所述陀螺減搖儀的控制 模塊通過對姿態解算得到數據進行分析，當船體Z軸偏角超過一定閾值時，會打開陀螺減搖儀， 減少船體的晃動，當船體晃動程度趨于穩定，關閉陀螺減搖儀，使船體回正。

8.如權利要求1所述的多傳感器信息采集導航系統，其特征是，處理器單元還通過GPRS 通訊模塊與遠程接收端相連，信息采集單元采集的信息經處理后記錄在存儲卡模塊上，同時 通過GPRS網絡將信息發送至遠程接收端，實現對采集信息的記錄和備份。

9.基于權利要求1所述的多傳感器信息采集導航系統的工作方法，其特征是，包括以下步 驟：

步驟一：系統自檢，并將自檢結果發送至上位機，同時顯示在屏幕上；

步驟二：處理器單元檢測是否連接有GPS接收機、陀螺儀、加速度計、電子羅盤，當均連 接的情況下開機，否則會報告傳感器數目異常，不滿足出海要求；

步驟三：初始化各傳感器，進入待機狀態，處理器單元收到上位機發送的啟動指令后才 會進入正常運行狀態；

步驟四：進入正常運行狀態后，將GPS信號強度、經緯度、海拔高度、航行速度、航向角 信息以一定格式顯示在屏幕上，此時處理器單元會根據內置的算法對數據進行處理，然后通 過串口發送到與之相連的上位機上；

步驟五：通過串口進行參數設置，包括傳感器信息矯正、是否啟用GPRS通訊模塊、是否 啟用自動返航功能、是否啟用陀螺減搖儀的控制功能；參數設置完成后，檢測上位機是否發 送動作指令，如果上位機發送動作指令，系統按照設置的參數進行相應的控制工作；如果上 位機未發送動作指令，系統維持現在的運動狀態；

步驟六：等待關機指令，進行關機過程。

10.如權利要求9所述的多傳感器信息采集導航系統的工作方法，其特征是，所述步驟 四中，處理器單元會根據內置的算法對數據進行處理后同時將信息存儲在掛載的SD卡上進行 備份，同時，如果GPRS通訊模塊在設置中是啟動狀態，將信息發送到云服務器上備份。