[發明專利]一種混合式慣導與衛星組合的導航系統

在審

• 申請號: 202210535994.1
• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114910068A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 袁斌
• 申請（專利權）人: 深圳市天陸海導航設備技術有限責任公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S19/47
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種混合式慣導與衛星組合的導航系統，涉及導航技術領域。包括混合式慣導組件、衛星定位導航模塊、組合導航解算模組、電源模塊、PCB板以及光纖陀螺零偏漂移的溫度補償模型；混合式慣導組件包括單軸光纖陀螺、三軸MEMS陀螺和三軸MEMS加速度計；單軸光纖陀螺用于測量Z軸的航向角信息，三軸MEMS陀螺用于測量X軸的橫滾角信息、Y軸的俯仰角信息；衛星定位導航模塊包括北斗/GPS雙天線、北斗/GPS定位導航芯片；組合導航解算模組包括第一微處理器、第二微處理器、導航解算程序和FPGA；單軸光纖陀螺自帶溫度傳感器。本發明融合了混合式慣導和衛星定位導航的優點，能明顯提高光纖陀螺的精度，有利于促進在自動駕駛汽車、無人機等行業的推廣應用。

技術領域

本發明涉及導航技術領域，具體涉及一種混合式慣導與衛星組合的導航系統。

背景技術

現階段捷聯慣導系統分為機械陀螺捷聯慣導系統、激光陀螺捷聯慣導系統、光纖陀螺捷聯慣導系統、MEMS等，均為同構傳感器組成捷聯慣導系統。對于捷聯慣導系統，在現有的有些設計中，設計者做了冗余備份，由一種以上的捷聯慣導系統組成一套捷聯慣導系統，兩種系統組成不同，互為備份。

中國發明專利CN104596513B提供了一種光纖陀螺與微機械陀螺組合的慣導系統及導航方法，所述系統包括光纖陀螺儀和垂直方向的三軸MEMS陀螺儀，所述光纖陀螺儀與所述MEMS陀螺儀互為冗余設置；常態時，所述光纖陀螺儀測量方位軸向的角速度，當所述光線陀螺儀出現故障時，自動切換到所述MEMS陀螺儀。該慣導系統采用一個光纖陀螺儀和三軸MEMS陀螺儀作為慣導三個軸向的角速度傳感器，光纖陀螺儀與垂直方向的MEMS陀螺儀形成互為冗余的設計方案。常態時，光纖陀螺儀取代垂直方向的MEMS陀螺儀測量方位軸向的角速度。當光線陀螺儀損壞時，可以自動切換到垂直方向MEMS陀螺儀，使系統在相當一段時間內繼續保持工作。該發明提供的光纖陀螺與微機械陀螺組合的慣導系統的導航方法提供在線標定和補償功能，即在慣性系統完成粗略誤差標定以后，通過設定的運動方式來實現陀螺漂移和加速度計零偏的誤差估計和補償，使系統降低對設備的要求，極大的降低了成本，也實時提高了慣性系統的性能。

該發明提出的光纖陀螺儀與垂直方向的MEMS陀螺儀形成互為冗余的設計方案，局限于光纖陀螺與微機械陀螺組合的慣導系統。通過設定的運動方式來實現陀螺漂移和加速度計零偏的誤差估計和補償，無法從根本上解決慣導系統隨時間增加而產生的累積誤差；這種造價低、體積小、發展前景廣泛的慣導系統，在實際應用中需要和北斗/GPS接收機等組成高性能的組合導航系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種混合式慣導與衛星組合的導航系統，不僅融合了光纖陀螺精度高、可靠性高的優勢以及MEMS陀螺儀成本低、體積小的優點，還將混合式慣導組件與衛星定位導航模塊等組成高性能的組合導航系統。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種混合式慣導與衛星組合的導航系統，包括混合式慣導組件、衛星定位導航模塊、組合導航解算模組、電源模塊、PCB板以及光纖陀螺零偏漂移的溫度補償模型；

所述混合式慣導組件包括單軸光纖陀螺和MEMS慣性測量單元，所述MEMS慣性測量單元包括三軸MEMS陀螺和三軸MEMS加速度計；

所述單軸光纖陀螺用于測量Z軸的航向角信息；所述三軸MEMS陀螺用于測量X軸的橫滾角信息、Y軸的俯仰角信息，所述三軸MEMS陀螺Z軸的角速度信息作為備用；所述三軸MEMS加速度計用于測量三個正交軸上的加速度信息；

所述衛星定位導航模塊包括北斗/GPS雙天線、北斗/GPS定位導航芯片；

所述組合導航解算模組包括第一微處理器、可以在第一微處理器執行的導航解算程序、第二微處理器以及FPGA，所述第一微處理器、第二微處理器均與所述FPGA連接；

所述單軸光纖陀螺、MEMS慣性測量單元、衛星定位導航模塊均通過接口總線與所述FPGA連接；