[發明專利]通用組合導航系統與方法

有效

• 申請號: 202010792375.1
• 申請日: 2020-08-09
• 公開（公告）號: CN111781624B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 胡春生
• 申請（專利權）人: 湖南星至導航科技有限公司
• 主分類號: G01S19/47
• 分類號: G01S19/47;G01C21/16;G01C21/18
• 代理公司: 北京美智年華知識產權代理事務所(普通合伙) 11846
• 代理人: 梁忠益;李晨露

1.一種通用組合導航系統，其特征在于，包括：組合導航模塊和通用接口電路；其中，

所述組合導航模塊至少用于利用陀螺和加速度計的測量數據完成慣性導航解算，并結合傳感器的測量數據完成組合導航解算；

所述組合導航模塊包括硬件層和軟件層，所述硬件層與通用接口電路連接并支撐軟件層的運算，所述軟件層包括導航解算模塊、系統誤差校正模塊、最優估計模塊和結果輸出模塊；所述組合導航模塊的硬件層包括SOC芯片、FPGA、DRAM和固態硬盤；所述SOC芯片為軟件層提供運算和控制的支撐；所述FPGA連接SOC芯片和通用接口電路，至少用于采集陀螺、加速度計和傳感器的信號并傳輸給SOC芯片；所述DRAM與所述SOC芯片連接，用于存儲數據；所述固態硬盤與所述SOC芯片連接，用于存儲數據；

導航解算模塊用于利用陀螺和加速度計的測量數據完成慣性導航的姿態解算、速度解算和位置解算；

最優估計模塊利用導航解算模塊輸出結果和傳感器的測量數據對系統誤差進行最優估計，用于實現姿態組合導航、速度組合導航和位置組合導航功能；

系統誤差校正模塊至少用于根據所述最優估計模塊的輸出結果對系統誤差進行校正；

結果輸出模塊用于輸出測量結果數據；

所述通用接口電路至少用于連接不同接口類型的傳感器和其他系統外部設備；每個通用接口電路包括四個硬件接口，分別是同步接口、模擬接口、數字接口和通信接口；同步接口用于同步輸入信號和輸出信號，同步接口可輸入外部的時鐘信號或同步信號，也可輸入系統內部的時鐘信號和同步信號；模擬接口用于連接傳感器和其他系統外部設備的模擬接口；數字接口用于連接傳感器和其他系統外部設備的數字接口；通信接口用于連接傳感器和其他系統外部設備的通信接口，包括網絡接口、串口、CAN接口、USB接口、光纖接口和無線接口；

還包括慣性器件電路，所述慣性器件電路與組合導航模塊的硬件層的FPGA連接，用于連接不同接口類型的陀螺、加速度計和溫度傳感器；所述慣性器件電路包括ADC、運放電路、I/F轉換電路、激光陀螺接口電路、光纖陀螺接口電路和MEMS數字接口電路；所述運放電路用于采集模擬電壓信號，包括輸出為模擬電壓的溫度傳感器、MEMS陀螺和MEMS加速度計的模擬電壓信號；所述ADC將模擬電壓信號轉換成數字信號并發送給FPGA；所述I/F轉換電路用于接收模擬電流信號轉換成數字信號并發送給FPGA，所述模擬電流信號包括石英加速度計的模擬電流信號；所述激光陀螺接口電路用于連接和處理激光陀螺的輸出信號并發送給FPGA；所述光纖陀螺接口電路用于連接和處理光纖陀螺的輸出信號并發送給FPGA；所述MEMS數字接口電路用于將具有數字接口的MEMS陀螺和MEMS加速度計的信號采集給FPGA。

2.根據權利要求1所述的通用組合導航系統，其特征在于，所述組合導航模塊的軟件層還包括行業測量解算模塊，所述行業測量解算模塊與所述導航解算模塊、最優估計模塊和結果輸出模塊連接，用于完成在機載、車載、船載或水下的具體行業應用中的測量模型解算和誤差補償。

3.根據權利要求1所述的通用組合導航系統，其特征在于，所述組合導航模塊的軟件層還包括重力異常解算模塊、誤差補償模塊、故障檢測模塊、動力學解算模塊、運動約束解算模塊和數據存儲模塊中的一個或多個模塊；其中，

重力異常解算模塊用于計算重力異常數據，補償實際重力與導航解算模塊采用的重力模型之間的誤差；

誤差補償模塊用于對接入的傳感器數據進行誤差補償；

故障檢測模塊用于對誤差補償模塊輸出的數據進行故障檢測；

動力學解算模塊用于完成動力學運動模型解算和誤差補償；

運動約束解算模塊用于具體行業應用中的運動約束模型解算和誤差補償；

數據存儲模塊用于實時保存各種原始數據和結果數據。