CN104697522A - 一种船用惯导系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用惯导系统，包括导航系统和纠错装置，导航系统包括微处理器、GPS模块、传感器模块、状态重置模块、电源控制模块、存储模块、显示模块、语音控制模块和通讯接口，纠错装置包括轨迹运算器、工作状态异常判断模块、误差修正模块、地图路网纠错模块和超前滞后纠错模块，GPS模块包括GPS浮标、GPS接收机和数据控制中心，传感器模块包括陀螺仪传感器和速度脉冲传感器。本发明设计简单、性能稳定、定位误差小，测量精度高，结合了GPS导航系统和惯性导航系统的优点，提供了精确的导航信息，纠错装置减少了地图信息更新不及时或测绘不准确造成的地图偏差，及时修正导航定位信息的误差，大幅提高了惯性导航的准确性。

Description

一种船用惯导系统

技术领域

本发明涉及导航系统技术领域，具体是一种船用惯导系统。

背景技术

随着世界经济和军事发展的需求，海洋资源开发、海洋能源利用等现代海洋高新技术

的研究已经成为世界新科技革命的主要领域之一。船用定位导航系统是一切海洋开发活动和海洋高技术发展的基础，其中船用惯导系统是船用定位导航系统发展的方向，船用惯导系统子啊船舶航行过程中，连续不断地自主计算并输出船舶的各种导航参数，包括船舶的速度、姿态、航向和所在位置的经度、纬度等数据，这种不需要借助电磁波或光波与外部卫星或天体联系，而独立实现的导航功能的自主性是船用惯导系统的优点。

惯性导航系统或其同类设备也可称为惯性引导系统、惯性参考平台等。通常情况下，惯性导航系统设有一个运算器与多个运动感应器，如陀螺仪和加速度器，用于持续地计算移动对象的位置、方向角、速度以及其他定位信息。通过输入初始导航信息，并将运动感应器所测量的移动对象运动信息，例如线速度和角速度，累加至初始导航信息，通过计算获得更新的移动对象导航信息。然而，运动感应器的精度误差和测量误差在计算过程中会逐渐累计。在经过一段相对较长的时间后，累计误差将导致惯性导航系统所计算出的运动轨迹与移动对象的真实轨迹之间出现较大偏差。这样，势必会影响惯性导航系统的递推性能。同样的，船用惯导系统的误差，特别是它提供的位置经度和纬度的误差，随船舶航行时间的延长而不断累积。远洋船舶在海上航行时间很长，船用惯导系统需在海上连续工作数十天甚至数月，不断增长的位置经度和纬度误差就必然会超出运行的范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定位经度高、可靠性好的船用惯导系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种船用惯导系统，包括导航系统和纠错装置，所述导航系统包括微处理器、GPS模块、传感器模块、状态重置模块、电源控制模块、存储模块、显示模块、语音控制模块和通讯接口，所述纠错装置包括轨迹运算器、工作状态异常判断模块、误差修正模块、地图路网纠错模块和超前滞后纠错模块，所述GPS模块包括GPS浮标、GPS接收机和数据控制中心，所述传感器模块包括陀螺仪传感器和速度脉冲传感器，所述轨迹运算器依次通过工作状态异常判断模块和误差修正模块连接微处理器，所述地图路网纠错模块通过超前滞后纠错模块连接微处理器，所述GPS浮标依次通过GPS接收机和数据控制中心分别连接状态重置模块和微处理器，陀螺仪传感器和速度脉冲传感器均分别连接状态重置模块和微处理器，状态重置模块另一端连接微处理器，所述电源控制模块分别连接微处理器、GPS模块、传感器模块、状态重置模块、存储模块、显示模块、语音控制模块和纠错装置，微处理器还分别连接存储模块、显示模块、语音控制模块和通讯接口，语音控制模块还连接有话筒和扬声器。

作为本发明进一步的方案：所述存储器包括随机存储器、闪存、位置数据库和地图存储模块。

作为本发明进一步的方案：所述显示模块包括液晶显示屏和输入单元，输入单元包括键盘和鼠标。

作为本发明再进一步的方案：所述通讯接口包括JTAG调试接口和UART调试接口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明设计简单、性能稳定、定位误差小，测量精度高，结合了GPS导航系统和惯性导航系统的优点，提供了精确的导航信息，纠错装置减少了地图信息更新不及时或测绘不准确造成的地图偏差，及时修正导航定位信息的误差，大幅提高了惯性导航的准确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种船用惯导系统，包括导航系统和纠错装置，所述导航系统包括微处理器、GPS模块、传感器模块、状态重置模块、电源控制模块、存储模块、显示模块、语音控制模块和通讯接口，所述纠错装置包括轨迹运算器、工作状态异常判断模块、误差修正模块、地图路网纠错模块和超前滞后纠错模块，所述GPS模块包括GPS浮标、GPS接收机和数据控制中心，所述传感器模块包括陀螺仪传感器和速度脉冲传感器，所述轨迹运算器依次通过工作状态异常判断模块和误差修正模块连接微处理器，所述地图路网纠错模块通过超前滞后纠错模块连接微处理器，所述GPS浮标依次通过GPS接收机和数据控制中心分别连接状态重置模块和微处理器，陀螺仪传感器和速度脉冲传感器均分别连接状态重置模块和微处理器，状态重置模块另一端连接微处理器，所述电源控制模块分别连接微处理器、GPS模块、传感器模块、状态重置模块、存储模块、显示模块、语音控制模块和纠错装置，微处理器还分别连接存储模块、显示模块、语音控制模块和通讯接口，语音控制模块还连接有话筒和扬声器。

所述存储器包括随机存储器、闪存、位置数据库和地图存储模块，所述显示模块包括液晶显示屏和输入单元，输入单元包括键盘和鼠标，所述通讯接口包括JTAG调试接口和UART调试接口，所述微处理器的型号为STM32F103R8。

所述船用惯导系统在工作时，通过GPS浮标、陀螺仪传感器和速度脉冲传感器来获取到船舶当前的定位参数、地图参考定位参数和GPS参考定位参数，所述工作状态异常判断模块根据所述获取到的工作参数和轨迹运算器来确定工作状态，若船用惯导系统的工作状态异常，则误差修正模块通过所述GPS参考定位参数来更新所述船用惯导系统的惯导初始参数，并通过状态重置模块充值所述船用惯导系统为初始态。

本发明设计简单、性能稳定、定位误差小，测量精度高，结合了GPS导航系统和惯性导航系统的优点，提供了精确的导航信息，纠错装置减少了地图信息更新不及时或测绘不准确造成的地图偏差，及时修正导航定位信息的误差，大幅提高了惯性导航的准确性。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1. 一种船用惯导系统，包括导航系统和纠错装置，其特征在于，所述导航系统包括微处理器、GPS模块、传感器模块、状态重置模块、电源控制模块、存储模块、显示模块、语音控制模块和通讯接口，所述纠错装置包括轨迹运算器、工作状态异常判断模块、误差修正模块、地图路网纠错模块和超前滞后纠错模块，所述GPS模块包括GPS浮标、GPS接收机和数据控制中心，所述传感器模块包括陀螺仪传感器和速度脉冲传感器，所述轨迹运算器依次通过工作状态异常判断模块和误差修正模块连接微处理器，所述地图路网纠错模块通过超前滞后纠错模块连接微处理器，所述GPS浮标依次通过GPS接收机和数据控制中心分别连接状态重置模块和微处理器，陀螺仪传感器和速度脉冲传感器均分别连接状态重置模块和微处理器，状态重置模块另一端连接微处理器，所述电源控制模块分别连接微处理器、GPS模块、传感器模块、状态重置模块、存储模块、显示模块、语音控制模块和纠错装置，微处理器还分别连接存储模块、显示模块、语音控制模块和通讯接口，语音控制模块还连接有话筒和扬声器。

2.根据权利要求1所述的船用惯导系统，其特征在于，所述存储器包括随机存储器、闪存、位置数据库和地图存储模块。

3.根据权利要求1所述的船用惯导系统，其特征在于，所述显示模块包括液晶显示屏和输入单元，输入单元包括键盘和鼠标。

4.根据权利要求1所述的船用惯导系统，其特征在于，所述通讯接口包括JTAG调试接口和UART调试接口。