[發(fā)明專(zhuān)利]通用組合導(dǎo)航系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010792375.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111781624B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡春生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南星至導(dǎo)航科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S19/47
• 分類(lèi)號(hào): G01S19/47;G01C21/16;G01C21/18
• 代理公司: 北京美智年華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11846
• 代理人: 梁忠益;李晨露

本發(fā)明涉及導(dǎo)航領(lǐng)域，提供一種通用組合導(dǎo)航系統(tǒng)，包括：組合導(dǎo)航模塊和通用接口電路；所述組合導(dǎo)航模塊至少用于利用陀螺和加速度計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)完成慣性導(dǎo)航解算，并結(jié)合傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)完成組合導(dǎo)航解算；所述組合導(dǎo)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(yùn)算；所述通用接口電路至少用于連接不同接口類(lèi)型的傳感器和其他系統(tǒng)外部設(shè)備；本發(fā)明的通用接口電路可以直接接入絕大部分導(dǎo)航相關(guān)行業(yè)的傳感器，方便應(yīng)用于機(jī)載、車(chē)載、船載和水下組合導(dǎo)航。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種通用組合導(dǎo)航系統(tǒng)、通用組合導(dǎo)航方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代常用的導(dǎo)航技術(shù)主要包括慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、無(wú)線電導(dǎo)航等。其中只有慣性導(dǎo)航是完全自主的，既不向外界輻射信號(hào)，也不用接收外部信號(hào)。

慣性導(dǎo)航(Inertial?Navigation?System，INS)僅依靠陀螺儀和加速度計(jì)敏感載體在慣性系下的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全球、全天候地提供全面導(dǎo)航信息，是一種獨(dú)立自主導(dǎo)航技術(shù)。它具備連續(xù)輸出載體位置速度和姿態(tài)信息、短時(shí)導(dǎo)航精度高、完全獨(dú)立自主等突出優(yōu)點(diǎn)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)己經(jīng)逐步推廣到航天、航空、航海、石油開(kāi)發(fā)、大地測(cè)量、海洋調(diào)查、地質(zhì)鉆控、機(jī)器人技術(shù)和鐵路等領(lǐng)域，隨著新型慣性敏感器件的出現(xiàn)，慣性技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)、醫(yī)療電子設(shè)備中都得到了應(yīng)用。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不僅在國(guó)防現(xiàn)代化中占有十分重要的地位，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中也日益顯示出它的巨大作用。

但是，受自身慣性器件誤差漂移的影響，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有著無(wú)法克服的缺點(diǎn)，導(dǎo)航誤差隨時(shí)間累積。實(shí)際的導(dǎo)航系統(tǒng)常以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為主導(dǎo)航系統(tǒng)，輔以其他如天文導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、無(wú)線電導(dǎo)航、地形匹配輔助/視覺(jué)導(dǎo)航等導(dǎo)航手段，通過(guò)組合導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高導(dǎo)航系統(tǒng)整體性能。組合導(dǎo)航是近代導(dǎo)航理論和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。通過(guò)將不同的導(dǎo)航方式組合在一起可以獲得比單獨(dú)使用任一系統(tǒng)時(shí)更高的導(dǎo)航性能，也因此組合導(dǎo)航系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的研究和應(yīng)用。

在不同的行業(yè)應(yīng)用中，現(xiàn)有的組合導(dǎo)航系統(tǒng)通常以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為核心，結(jié)合不同的傳感器和組合導(dǎo)航模型實(shí)現(xiàn)組合導(dǎo)航。常見(jiàn)載體的組合導(dǎo)航系統(tǒng)采用的組合方式如下：機(jī)載組合導(dǎo)航采用慣性導(dǎo)航(INS)、衛(wèi)星導(dǎo)航(GNSS)和高度計(jì)等組合；車(chē)載組合導(dǎo)航采用慣性導(dǎo)航(INS)、衛(wèi)星導(dǎo)航(GNSS)和里程計(jì)(ODO)等組合；船載組合導(dǎo)航采用慣性導(dǎo)航(INS)、衛(wèi)星導(dǎo)航(GNSS)和測(cè)速儀(DVL)等組合；水下組合導(dǎo)航采用慣性導(dǎo)航(INS)、測(cè)速儀(DVL)、深度計(jì)和基線系統(tǒng)(BL)等組合。

在不同類(lèi)型的行業(yè)應(yīng)用中，由于傳感器和組合導(dǎo)航模型不一樣，現(xiàn)有技術(shù)方案通常采用不同的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，需要采用不同的系統(tǒng)、模型、硬件和軟件，明顯提高系統(tǒng)成本和應(yīng)用難度。

此外，在很多行業(yè)應(yīng)用(智能駕駛、軌道檢測(cè)和管線測(cè)量)中慣性導(dǎo)航和組合導(dǎo)航輸出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)只是中間結(jié)果，通常需要結(jié)合其它的硬件和技術(shù)才能得到最終的結(jié)果和功能。

因此，亟需開(kāi)發(fā)一種通用組合導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠滿足不同的組合導(dǎo)航方式直接應(yīng)用在同一個(gè)組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，并且能夠通過(guò)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)直接解算并輸出最終的行業(yè)測(cè)量結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)多種不同的組合導(dǎo)航方式能夠運(yùn)用在同一個(gè)組合導(dǎo)航模型上，以及組合導(dǎo)航模型能夠針對(duì)不同的組合導(dǎo)航方式計(jì)算出導(dǎo)航數(shù)據(jù)，本發(fā)明提供一種通用組合導(dǎo)航系統(tǒng)與方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種通用組合導(dǎo)航系統(tǒng)，包括：組合導(dǎo)航模塊和通用接口電路；其中，

所述組合導(dǎo)航模塊至少用于利用陀螺和加速度計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)完成慣性導(dǎo)航解算，并結(jié)合其他傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)完成組合導(dǎo)航解算；

所述組合導(dǎo)航模塊包括硬件層和軟件層，所述硬件層與多個(gè)通用接口電路連接并支撐軟件層的運(yùn)算，所述軟件層包括導(dǎo)航解算模塊、系統(tǒng)誤差校正模塊、最優(yōu)估計(jì)模塊和結(jié)果輸出模塊；

導(dǎo)航解算模塊用于利用陀螺和加速度計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)完成慣性導(dǎo)航的姿態(tài)解算、速度解算和位置解算；