CN105182394A - 一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位方法及装置 - Google Patents

一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位方法及装置 Download PDF

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    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
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Abstract

本发明涉及北斗导航技术领域，特别是一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位方法，包括以下步骤，步骤S101：数据采集；步骤S102：数据处理；步骤S103：定位数据确定；步骤S104：定位信息显示。本发明还包括一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位装置，包括北斗接收机和惯性导航数据采集模块，所述惯性导航数据采集模块与定位数据处理模块相连接，所述北斗接收机通过比例积分调整模块与定位数据处理模块相连接，所述定位数据处理模块与控制器输入端连接，所述控制器输出端与显示模块相连接。采用上述方法和结构后，本发明通过定位数据处理模块对北斗卫星导航和惯性导航的定位信息结合调整，提高惯性导航系统的精度。

Description

一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位方法及装置
技术领域
本发明涉及导航技术领域，特别是一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位方法及装置。
背景技术
惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
中国发明专利CN102608642A公开了一种北斗/惯性组合导航系统，该导航系统包括北斗卫星导航处理模块、惯性测量单元、INS处理模块和卡尔曼滤波计算模块，北斗导航处理模块用于计算和输出北斗测量数据，惯性测量单元用于输出惯性测量数据，INS处理模块接收惯性测量单元输出的数字信号，通过导航积分计算，获得载体位置、速度、姿态和航向数据，卡尔曼滤波计算模块接收上述INS处理模块和上述北斗接收机的输出信号，通过N状态卡尔曼滤波计算，修正INS处理模块的参数，并将上述修正参数反馈到INS处理模块和北斗接收机，INS处理模块接收卡尔曼滤波计算模块反馈修正参数，得到组合导航数据。
发明内容
本发明需要解决的技术问题提供一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位方法及装置。
为解决上述的技术问题，本发明的一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位方法，包括以下步骤，
步骤S101：数据采集，北斗接收机通过北斗接收天线接收北斗定位数据，惯性导航数据采集模块采集惯性导航数据；
步骤S102：数据处理，将惯性导航数据采集模块进行过滤、放大，然后经过A/D转换后传输给定位数据处理模块；北斗接收机通过比例积分调整将定位数据传输给定位数据处理模块；
步骤S103：定位数据确定，数据处理模块将北斗接收机和惯性导航数据采集模块传输来的定位数据综合调整；
步骤S104：定位信息显示，数据处理模块将调整后的定位信息数据发送给控制器，控制器将定位数据信息通过显示模块显示。
进一步的，步骤S101中惯性导航数据包括加速度传感器和陀螺仪采集的数据。
本发明还包括一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位装置，包括北斗接收机和惯性导航数据采集模块，所述惯性导航数据采集模块与定位数据处理模块相连接，所述北斗接收机通过比例积分调整模块与定位数据处理模块相连接，所述定位数据处理模块与控制器输入端连接，所述控制器输出端与显示模块相连接。
进一步的，所述北斗接收机包括相互连接的北斗接收天线和北斗接收模块，所述北斗接收模块与比例积分调整模块相连接。
进一步的，所述惯性导航数据采集模块包括加速度传感器和陀螺仪，所述加速度传感器和陀螺仪都与滤波单元输入端相连接，所述滤波单元输出端与放大单元输入端相连接，所述放大单元输出端与A/D转换单元输入端相连接，所述A/D转换单元输出端与定位数据处理模块相连接。
更进一步的，所述滤波单元为EMI滤波器，所述的EMI滤波器包括电解电容C1，所述电解电容C1并联在电流电压检测单元输出端，所述电解电容C1两端并联有电容C2，所述电容C2两端并联有电感L1、电容C3和电感L2的串联电路，所述电感L1与电容C3的连接点为滤波单元正极输出端，所述电容C3与电感L2的连接点为滤波单元负极输出端。
更进一步的，所述放大单元包括放大芯片U1，所述芯片U1的2、3号管脚分别通过电阻R1、R2与滤波单元负、正极输出端相连接；所述芯片U1的1、8号管脚之间连接有电阻R3与滑动变阻器RP1的串联电路，所述滑动变阻器RP1两端并联电阻R4；所述芯片U1的6号管脚通过电阻R5与A/D转换器输入端相连接。
采用上述方法和结构后，本发明通过采集并处理北斗定位系统、惯性导航系统的定位信息，然后通过定位数据处理模块对北斗卫星导航和惯性导航的定位信息结合调整，提高惯性导航系统的精度。
附图说明
下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位装置的结构框图。
图2为本发明滤波单元的电路原理图。
图3为本发明放大单元的电路原理图。
图中：1为北斗接收机，2为比例积分调整模块，3为惯性导航数据采集模块，4为定位数据处理模块，5为控制器，6为显示模块
101为北斗接收天线，102为北斗接收模块，301为加速度传感器，302为陀螺仪，303为滤波单元，304为放大单元，305为A/D转换单元
具体实施方式
本发明包括一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位方法，包括以下步骤，
步骤S101：数据采集，北斗接收机通过北斗接收天线接收北斗定位数据，惯性导航数据采集模块采集惯性导航数据；这里，惯性导航数据包括加速度传感器和陀螺仪采集的数据。
步骤S102：数据处理，将惯性导航数据采集模块进行过滤、放大，然后经过A/D转换后传输给定位数据处理模块；北斗接收机通过比例积分调整将定位数据传输给定位数据处理模块。
步骤S103：定位数据确定，数据处理模块将北斗接收机和惯性导航数据采集模块传输来的定位数据综合调整。
步骤S104：定位信息显示，数据处理模块将调整后的定位信息数据发送给控制器，控制器将定位数据信息通过显示模块显示。
如图1所示，本发明的一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位装置，包括北斗接收机1和惯性导航数据采集模块3，所述惯性导航数据采集模块3与定位数据处理模块4相连接，所述北斗接收机1通过比例积分调整模块2与定位数据处理模块4相连接，所述定位数据处理模块4与控制器5输入端连接，所述控制器5输出端与显示模块6相连接。
进一步的，所述北斗接收机1包括相互连接的北斗接收天线101和北斗接收模块102，所述北斗接收模块102与比例积分调整模块2相连接。
进一步的，所述惯性导航数据采集模块3包括加速度传感器301和陀螺仪302，所述加速度传感器301和陀螺仪302都与滤波单元303输入端相连接，所述滤波单元303输出端与放大单元304输入端相连接，所述放大单元304输出端与A/D转换单元305输入端相连接，所述A/D转换单元305输出端与定位数据处理模块4相连接。
如图2所示，所述滤波单元303为EMI滤波器，所述的EMI滤波器包括电解电容C1，所述电解电容C1并联在电流电压检测单元输出端，所述电解电容C1两端并联有电容C2，所述电容C2两端并联有电感L1、电容C3和电感L2的串联电路，所述电感L1与电容C3的连接点为滤波单元正极输出端，所述电容C3与电感L2的连接点为滤波单元负极输出端。
如图3所示，所述放大单元304包括放大芯片U1，所述芯片U1的2、3号管脚分别通过电阻R1、R2与滤波单元负、正极输出端相连接；所述芯片U1的1、8号管脚之间连接有电阻R3与滑动变阻器RP1的串联电路，所述滑动变阻器RP1两端并联电阻R4；所述芯片U1的6号管脚通过电阻R5与A/D转换器输入端相连接。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤S101：数据采集，北斗接收机通过北斗接收天线接收北斗定位数据，惯性导航数据采集模块采集惯性导航数据；
步骤S102：数据处理，将惯性导航数据采集模块进行过滤、放大，然后经过A/D转换后传输给定位数据处理模块；北斗接收机通过比例积分调整将定位数据传输给定位数据处理模块；
步骤S103：定位数据确定，数据处理模块将北斗接收机和惯性导航数据采集模块传输来的定位数据综合调整；
步骤S104：定位信息显示，数据处理模块将调整后的定位信息数据发送给控制器，控制器将定位数据信息通过显示模块显示。
2.按照权利要求1所述的一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位方法，其特征在于，步骤S101中惯性导航数据包括加速度传感器和陀螺仪采集的数据。
3.一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位装置，其特征在于：包括北斗接收机和惯性导航数据采集模块，所述惯性导航数据采集模块与定位数据处理模块相连接，所述北斗接收机通过比例积分调整模块与定位数据处理模块相连接，所述定位数据处理模块与控制器输入端连接，所述控制器输出端与显示模块相连接。
4.按照权利要求3所述的一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位装置，其特征在于：所述北斗接收机包括相互连接的北斗接收天线和北斗接收模块，所述北斗接收模块与比例积分调整模块相连接。
5.按照权利要求3所述的一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位装置，其特征在于：所述惯性导航数据采集模块包括加速度传感器和陀螺仪，所述加速度传感器和陀螺仪都与滤波单元输入端相连接，所述滤波单元输出端与放大单元输入端相连接，所述放大单元输出端与A/D转换单元输入端相连接，所述A/D转换单元输出端与定位数据处理模块相连接。
6.按照权利要求5所述的一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位装置，其特征在于：所述滤波单元为EMI滤波器，所述的EMI滤波器包括电解电容C1，所述电解电容C1并联在电流电压检测单元输出端，所述电解电容C1两端并联有电容C2，所述电容C2两端并联有电感L1、电容C3和电感L2的串联电路，所述电感L1与电容C3的连接点为滤波单元正极输出端，所述电容C3与电感L2的连接点为滤波单元负极输出端。
7.按照权利要求5所述的一种北斗定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位装置，其特征在于：所述放大单元包括放大芯片U1，所述芯片U1的2、3号管脚分别通过电阻R1、R2与滤波单元负、正极输出端相连接；所述芯片U1的1、8号管脚之间连接有电阻R3与滑动变阻器RP1的串联电路，所述滑动变阻器RP1两端并联电阻R4；所述芯片U1的6号管脚通过电阻R5与A/D转换器输入端相连接。
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