[發明專利]一種慣性導航的預積分輔助組件及數據處理方法

有效

• 申請號: 202011101350.9
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112097767B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 許起超;金華興
• 申請（專利權）人: 杭州知路科技有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01S19/33;G01S19/47
• 代理公司: 北京沁優知識產權代理有限公司 11684
• 代理人: 張亞娟

一種慣性導航的預積分輔助組件，包括殼體，殼體內設置有主控模塊，主控模塊的輸入端連接有雙模GPS模塊和IMU模塊，主控模塊的輸出端連接有網絡模塊和串口模塊，主控模塊的引腳上還連接有狀態控制及顯示模塊，狀態控制及顯示模塊包括狀態指示燈、零偏校準按鍵和指南針校準按鍵，雙模GPS模塊的接收端連接有用于接收GPS和北斗雙衛星數據的雙模天線。本發明采用全數據輸出模式，將GPS的定位信息所積分出來的位置、速度、姿態等全部高頻輸出，在上位機中可以和更多的其他數據進行融合，通過對定位信息進行預處理，減少數據傳輸量，使其具有更快的定位顯示，為在高樓等一些GPS信號差或無信號的情況下提供一種全新的輔助導航組件。

技術領域

本發明涉及組合導航技術領域，尤其是一種慣性導航的預積分輔助組件及數據處理方法。

背景技術

隨著城市的發展，隧道、橋梁、地下停車場、樹蔭等越來越多，單純的GPS(GlobalPositioning System,全球定位系統)導航由于其受到遮擋物的影響較大，所以現在其難以在城市中實現實時精準定位，基于這個大環境下，導航需要使用更多樣的數據來提高多環境下的定位準確性，例如:北斗+GPS雙模導航系統，慣性導航系統以及視覺里程計等，通過多種數據相互融合，校準，其優點和缺點互補。北斗+GPS雙模導航系統，是指支持北斗衛星導航系統以及GPS導航系統，其中GPS(Global Positioning System，全球定位系統)是美國研制的全球覆蓋率高達98％的由24顆衛星構成的定位系統，北斗衛星導航系統為中國自主研制的全球衛星系統，包含有30顆衛星，加上之前二號系統還在正常運行的15顆衛星，以及一些其他試驗衛星，一共由55顆衛星構成，慣性導航系統(Inerrial Navigation System，INS)，能夠提供比較多的自身數據，例如加速度角速度，以及有加速度角速度引申出來的位置、速度和姿態等，具有更新速率快、量程較大等特點，而且使用慣導系統不需要外來信息，也不向外輻射任何信息，可在任何介質任何環境條件下實現導航。

慣性導航計算是一個利用慣性原件得到的加速度角速度進行積分計算的的過程，即從一已知點的位置根據連續測得的加速度角速度推算出其下一個點的位置，并且附帶算出下一個點的速度，姿態等參數。但是在傳統的世界坐標系下進行積分計算，必然造成積分累計的誤差，并且在多傳感器融合后，相關定位信息也會發生變化，導致之前的積分存在問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種使用預積分算法，在不丟失慣性數據的前提下降低慣性解算頻率，并且與GPS數據同步，為后端優化解算導航信息提供大量實時數據的慣性導航的預積分輔助組件及數據處理方法。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種慣性導航的預積分輔助組件，包括殼體，所述殼體內設置有主控模塊，所述主控模塊的輸入端連接有雙模GPS模塊和IMU模塊，所述IMU模塊即慣性傳感器模塊，所述主控模塊的輸出端連接有網絡模塊和串口模塊，所述網絡模塊為單芯片網絡接口模塊，所述串口模塊為由接口轉換芯片組成的模塊，所述主控模塊的引腳上還連接有用于在不同環境下對數據校準執行的狀態控制及顯示模塊，所述狀態控制及顯示模塊包括若干個用于顯示當前慣性導航數據采集的狀態指示燈、一個零偏校準按鍵和一個指南針校準按鍵，所述雙模GPS模塊的接收端連接有用于接收GPS和北斗雙衛星數據的雙模天線。

優選的，所述的IMU模塊為高性能九軸MEMS模塊，其包括三軸加速度計、三軸陀螺儀和三軸磁力計，所述的IMU模塊的采樣率為1000Hz。

優選的，所述的雙模GPS模塊為高性能GPS/北斗雙模定位模塊，包括IPX接口和可充電后備電池。

優選的，所述的主控模塊的芯片型號為STM32F4系列單片機，其頻率為168MHz。