[實用新型]一種基于神經網絡的藍牙/光電/INS組合導航裝置

有效

• 申請號: 201822221703.3
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN209247030U
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 林俤;吳易明;朱帆;胡育勇;魏軼婷
• 申請（專利權）人: 西安中科光電精密工程有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本實用新型公開了一種基于神經網絡的藍牙/光電/INS組合導航裝置，包括組合導航解算模塊、傳感器模塊、地圖存儲及顯示終端和電源模塊，通過傳感器模塊采集巷道內車輛運動信息和藍牙標簽的數據，并將數據傳輸至組合導航信號解算模塊；將采集的巷道內車輛運動信息和藍牙標簽的數據進行解算、數據融合，并傳輸至外部終端顯示車輛位置；將組合導航解算模塊解算的導航數據進行數據顯示。本實用新型采用卡爾曼濾波器將MEMS慣導、藍牙傳感器、光電傳感器、里程計數據進行融合，有效減小龐大的藍牙標簽布站數量，便于標簽維護和更換，可連續輸出車輛航向、位置、速度、運行狀態等信息，提高車輛運行監控的可靠性和實時性，提高整體定位精度。

技術領域

本實用新型屬于導航定位技術領域，涉及一種使用藍牙標簽、光電探測、慣性導航系統進行組合導航裝置。

背景技術

在我國煤礦安全生產過程中，井下人員和車輛的精確定位始終是核心內容之一，優秀的定位方案可以有效提高煤礦管理水平和煤礦運作效率。

基于藍牙4.0的車輛定位技術是基于最新的近場無線通信協議藍牙4.0協議，應用于煤礦井下具有低成本、易于部署、功耗極低、實時性高等優點。但是目前藍牙定位實際上是一種區域定位，只能實現5～10m的定位精度，在信號區域內距離不可分辨，且兩站之間距離太遠，中間無標簽信號區域，不能進行定位。

目前，已經出現的藍牙和慣性器件的組合，一般用在行人導航上，采用MEMS慣性傳感器是為了采集行人的步態和步長，根據步長累計推算行人走過的位置，這種方式不能用在礦井車輛上，因車輛運動特征并非行人，不具有步態和步長特征。井下車輛種類較多，各種車輛的發動機振動和運動特征也有區別，常規的解算方式難以適應所有車輛的振動情況。

MEMS慣導能夠提供短時間一定精度的載體位姿信息，但隨著時間增長，其位姿快速發散；藍牙標簽的位置固定，但是發射信號不穩定，單點探測隨機噪聲較大，且在無藍牙信號或藍牙信號弱的區域不能進行定位；里程計由于車輛輪胎壓力的變化，導致其車輪半徑變化，會產生累計誤差。為了減小藍牙標簽的探測不確定性，在標簽表面粘貼了反光膠貼，通過激光束的反射確定標簽切換的具體位置。

實用新型內容

針對井下車輛目前大多采用單一傳感器定位模式，本實用新型的目的在于提供一種適用于井下巷道的組合導航裝置，采用藍牙/光電/INS組合導航技術，一方面，通過多種慣性傳感器融合算法抑制傳感器漂移，提高車載情況下INS純慣在一段時間內的導航精度，另一方面通過不同種類傳感器之間的數據融合，可以彌補各傳感器定位特點的不足，實現優勢互補。可實現在藍牙信號覆蓋區域內距離可分辨，在藍牙信號弱或者藍牙信號不可用的短距離條件下，由慣導/里程計提供持續導航。

本實用新型是通過下述技術方案來實現的。

一種基于神經網絡的藍牙/光電/INS組合導航裝置，包括：

組合導航解算模塊，用于對傳感器模塊采集的巷道內車輛運動信息和藍牙標簽的數據，通過雙數字信號處理器DSP進行解算、數據融合，將解算后的導航數據傳輸至外部終端顯示車輛位置；

傳感器模塊，用于采集巷道內車輛運動信息和通過主藍牙探測器采集巷道內藍牙標簽的數據，并將采集的數據傳輸至組合導航信號解算模塊；

地圖存儲及顯示終端，用于將組合導航解算模塊解算的導航數據進行數據顯示；

電源模塊，用于為組合導航信號解算模塊和傳感器模塊提供電源；

所述傳感器模塊通過串口與組合導航解算模塊連接，組合導航解算模塊通過串口連接地圖存儲及顯示終端；電源模塊分別連接傳感器模塊和組合導航解算模塊。