[發(fā)明專利]基于安裝參數(shù)自校準(zhǔn)的雙天線組合慣導(dǎo)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710231862.9
• 申請(qǐng)日: 2017-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN107037469A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳瑤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京七維航測(cè)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/47
• 分類號(hào): G01S19/47
• 代理公司: 北京中企鴻陽知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11487
• 代理人: 郭鴻雁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于安裝參數(shù)自校準(zhǔn)的雙天線組合慣導(dǎo)裝置。

背景技術(shù)

在高精度GNSS/INS組合導(dǎo)裝置中，均需要通過GNSS測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)INS的漂移進(jìn)行修正。但GNSS測(cè)量和INS測(cè)量并非同一點(diǎn)的數(shù)據(jù)。其中，GNSS測(cè)量結(jié)果為GNSS天線的位置、速度、兩個(gè)天線之間的基線角度等觀測(cè)信息，INS測(cè)量結(jié)果均為其IMU導(dǎo)航中心的位置速度與INS導(dǎo)航坐標(biāo)系姿態(tài)等信息。為了更好的實(shí)現(xiàn)GNSS對(duì)INS的修正，需要準(zhǔn)確標(biāo)定GNSS天線與IMU導(dǎo)航坐標(biāo)系之間的安裝關(guān)系。其次雙天線測(cè)量的航向?yàn)镚NSS天線基線之間的航向，而INS測(cè)量的航向?yàn)镮MU的軸向指向，需要標(biāo)定兩個(gè)軸向之間的偏差角度等。

目前為止的諸多GNSS/INS組合導(dǎo)航裝置中，一部分不管安裝關(guān)系，另一部分需要通過其他測(cè)量方式并通過命令配置進(jìn)系統(tǒng)中，如使用米尺量取或者使用光學(xué)方式標(biāo)定GNSS天線相位中心(GNSS定位點(diǎn))與IMU導(dǎo)航中心(INS定位點(diǎn))的安裝關(guān)系，再使用命令輸入至GNSS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中。

在載體上安裝GNSS天線和MU時(shí)，通常不容易直接測(cè)量他們之間為位置關(guān)系。由于IMU需要安裝在靠近載體內(nèi)部質(zhì)心位置。GNSS天線由于搜星需要，一般安裝于載體外部上表面。使用尺或者光學(xué)設(shè)備很難直接獲取兩者之間的準(zhǔn)確的精度達(dá)1cm級(jí)別的安裝關(guān)系，需要通過設(shè)計(jì)精細(xì)的結(jié)構(gòu)將安裝關(guān)系轉(zhuǎn)換出來，或者將IMU的導(dǎo)航中心和軸向通過結(jié)構(gòu)件精確復(fù)現(xiàn)，增加了設(shè)備使用要求和難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于安裝參數(shù)自校準(zhǔn)的雙天線組合慣導(dǎo)裝置，在雙天線組合慣導(dǎo)動(dòng)態(tài)精對(duì)準(zhǔn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)在線計(jì)算各個(gè)天線在慣導(dǎo)坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)，由于各安裝關(guān)系能自主校準(zhǔn)，而無須使用專門的光學(xué)設(shè)備，提高了效率節(jié)約了標(biāo)定成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于安裝參數(shù)自校準(zhǔn)的雙天線組合慣導(dǎo)裝置，包括：IMU慣性測(cè)量模塊、INS處理模塊、GNSS接收機(jī)、組合慣導(dǎo)卡爾曼濾波計(jì)算模塊和電源模塊，其中，

所述電源模塊用于向所述IMU慣性測(cè)量模塊、INS處理模塊、GNSS接收機(jī)供電；

所述IMU慣性測(cè)量模塊包括：

三軸光纖陀螺，用于測(cè)量載體的運(yùn)動(dòng)角速度；

三軸加速度計(jì)，用于測(cè)量載體的線性加速度；

溫度傳感器，用于測(cè)量?jī)?nèi)部溫度，對(duì)所述三軸光纖陀螺和三軸加速度計(jì)進(jìn)行溫度補(bǔ)償；

驅(qū)動(dòng)電路，所述三軸光纖陀螺、三軸加速度計(jì)、溫度傳感器的輸出端分別與所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，所述驅(qū)動(dòng)電路用于將載體的運(yùn)動(dòng)角速度和線性加速度進(jìn)行濾波處理；

A/D轉(zhuǎn)換模塊，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連，用于將濾波后的載體的運(yùn)動(dòng)角速度和線性加速度進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，并將生成的數(shù)字量發(fā)送至所述INS處理模塊；

所述INS處理模塊用于接收來自所述IMU慣性測(cè)量模塊的原始運(yùn)行角速度和線性加速度信號(hào)，并通過導(dǎo)航積分計(jì)算，獲得所述載體的導(dǎo)航狀態(tài)參數(shù)信息，并向組合慣導(dǎo)卡爾曼濾波計(jì)算模塊提供導(dǎo)航狀態(tài)參數(shù)信息；

所述GNSS接收機(jī)包括：GNSS雙天線測(cè)向模塊和GNSS接收模塊，其中，所述GNSS雙天線測(cè)向模塊采用雙天線GNSS板卡，所述GNSS接收模塊接收來自所述GNSS雙天線測(cè)向模塊的天線信號(hào)，并生成導(dǎo)航測(cè)量信息、可用星歷數(shù)據(jù)及衛(wèi)星健康狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)送至所述組合慣導(dǎo)卡爾曼濾波計(jì)算模塊；

所述組合慣導(dǎo)卡爾曼濾波計(jì)算模塊根據(jù)所述導(dǎo)航狀態(tài)參數(shù)和導(dǎo)航測(cè)量信息、可用星歷數(shù)據(jù)及衛(wèi)星健康狀態(tài)，計(jì)算模塊根據(jù)下式計(jì)算天線在慣導(dǎo)坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)lb，實(shí)時(shí)計(jì)算GNSS接收機(jī)和INS處理模塊之間的安裝關(guān)系，并作為內(nèi)部參數(shù)自動(dòng)寫入其中，

Vb為預(yù)設(shè)的慣性估計(jì)速度，VG為GNSS接收機(jī)生成的導(dǎo)航測(cè)量信息中速度，lb為天線在慣導(dǎo)坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)，為載體坐標(biāo)系到地心地固ECEF坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣，為三軸陀螺儀測(cè)量得到的載體的運(yùn)動(dòng)角速度，為地球自轉(zhuǎn)角速度。

進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)電路包括：低通濾波器和信號(hào)預(yù)處理電路，其中，所述信號(hào)預(yù)處理電路的輸入端與所述低通濾波器的輸出端相連，所述信號(hào)預(yù)處理電路的輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，

所述低通濾波器用于對(duì)載體的運(yùn)動(dòng)角速度和線性加速度進(jìn)行濾波處理，以濾除其中的噪聲；