[發明專利]基于多核DSP的北斗_SINS緊組合導航系統及方法

在審

• 申請號: 201910220144.0
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN109884680A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 張麗杰;王鑫;劉瑞;姜濤
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: G01S19/47
• 分類號: G01S19/47;G01C21/16
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 曹少華

本發明公開了一種基于多核DSP的北斗_SINS緊組合導航系統及方法，所述系統包括：微慣性測量單元，用于測量載體的旋轉角速度、加速度和所處環境的磁場強度信息；北斗衛星導航接收機，用于測量衛星的位置、偽距、偽距率信息和載體的初始速度與位置信息；多核DSP單元，用于采集微慣性測量單元數據和北斗衛星導航接收機數據，進行數據解析、選星、測距誤差修正、SINS解算，對SINS的姿態信息進行估計，對北斗系統和SINS的偽距、偽距率數據進行融合，估計并補償SINS位置誤差和速度誤差，之后對外輸出高精度、高刷新頻率的導航數據。本發明能夠對源于多傳感器的數據進行融合，并在多核DSP單元上進行數據處理，以實現高精度、動態性和抗干擾性較高的緊組合導航。

技術領域

本發明涉及導航領域，特別是涉及基于多核DSP的北斗_SINS緊組合導航系統及方法。

背景技術

慣性導航系統(INS)一般是由陀螺儀、加速度計等慣性器件和導航計算機組成。INS根據上一時刻載體的位置、速度和姿態信息，并結合慣性傳感器測量的信息計算得到當前時刻的導航參數。INS主要分為平臺式和捷聯式兩類，捷聯式慣性導航系統(SINS)以其體積小、功耗低、結構簡單等優點，在中低精度應用領域已經逐漸取代平臺式INS。SINS具有短期導航精度高的特點，但由于低成本慣性器件隨機誤差的影響，低成本SINS的導航精度隨時間的增長而急劇惡化，導致其無法長時間單獨工作。衛星導航系統具有導航精度不隨時間而變化的優點，但當衛星信號被遮擋或受電磁干擾時，將導致導航精度下降甚至失效。因此，衛星_SINS組合導航已成為導航技術的主要發展趨勢之一。

目前，我國自主建立的北斗衛星導航系統已實現全球覆蓋，可為用戶提供全天候的導航服務，研制低成本北斗_SINS組合導航系統對于我國的科技發展具有著重大意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于多核DSP的北斗_SINS緊組合導航系統及方法，采用EKF和SCKF相結合的方法對源于多傳感器的數據進行融合，并在多核DSP單元上進行數據處理，以實現高精度、動態性和抗干擾性較高的緊組合導航，為北斗_SINS微小型緊組合導航系統的工程化實現提供有力支撐。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：基于多核DSP的北斗_SINS緊組合導航系統，包括多核DSP單元、微慣性測量單元和北斗衛星導航接收機；微慣性測量單元和北斗衛星導航接收機的輸出端均與多核DSP單元連接；

所述微慣性測量單元，用于測量載體的旋轉角速度、加速度和所處環境的磁場強度信息；

所述北斗衛星導航接收機，用于測量衛星的位置、偽距、偽距率信息和載體的初始速度與位置信息；

所述多核DSP單元，用于采集微慣性測量單元數據和北斗衛星導航接收機數據，進行數據解析、選星、測距誤差修正、SINS解算，采用擴展卡爾曼濾波EKF對SINS姿態信息進行估計，采用平方根容積卡爾曼濾波SCKF對北斗系統和SINS的偽距、偽距率數據進行融合，估計并補償SINS位置誤差和速度誤差，之后對外輸出高精度、高刷新頻率的導航數據。

優選地，所述緊組合導航系統還包括無線通訊模塊；所述無線通訊模塊與多核DSP單元連接，接收多核DSP單元對外輸出的導航數據，與安裝有同款無線通訊模塊的設備通信，以無線方式傳輸導航數據；所述多核DSP單元還通過UART接口，以有線通信方式對外傳輸導航數據給外部系統(設備)。

優選地，所述緊組合導航系統還包括供電電源，所述供電電源分別與多核DSP單元、微慣性測量單元、北斗衛星導航接收機和無線通訊模塊連接，實現對整個系統進行供電。

優選地，所述微慣性測量單元采用ADIS16405，ADIS16405中包含陀螺儀、加速度計和磁力計；所述北斗衛星導航接收機采用CNS200，所述無線通訊模塊采用NRF24L01。