CN105333870B - 一种微型复合导航电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型复合导航电路，包括三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路、磁场计电路、高度计电路、卫星导航射频ASIC电路、卫星导航抗干扰ASIC电路、卫星导航基带ASIC电路、复合导航专用解算电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、输入输出接口电路以及电源管理电路；所述三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路、磁场电路、高度计电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、以及输入输出接口电路均与复合导航专用解算电路相连，所述卫星导航射频ASIC电路经卫星导航抗干扰ASIC电路和卫星导航基带ASIC电路后与复合导航专用解算电路，所述电源管理电路为所有电路供电。本发明能够实现精度高、微小型化、低功耗、低成本，并且功能多。
Description
技术领域
本发明涉及导航技术领域，尤其涉及一种微型复合导航电路。
背景技术
随着现代科学技术的发展，车辆、飞机、船舶、武器系统等对导航系统提出了越来越高的要求，传统的单一导航方式如惯性导航、全球卫星导航（GNSS）、地磁导航、电子地图等无法满足应用需求，因此，现代导航越来越多的采用了多种导航复合的方式，即复合导航（或组合导航），复合导航提高了导航系统精度、抗干扰能力性和冗余度。同时现代导航系统的发展趋势是高精度、微小型化、低功耗、低成本、多功能，这就需要导航电路具有强大的运算能力、多功能、微型化、低功耗。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于怎样解决现有导航电路体积大，功能少，精确度低，并且功耗大问题，提供一种微型复合导航电路，能够实现精度高、微小型化、低功耗、低成本，并且功能多。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种微型复合导航电路，其特征在于：包括三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路、磁场计电路、高度计电路、卫星导航射频ASIC电路、卫星导航抗干扰ASIC电路、卫星导航基带ASIC电路、复合导航专用解算电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、输入输出接口电路以及电源管理电路；其中：
所述三轴陀螺ASIC电路和三轴加速度计ASIC电路，均包括驱动电路、放大电路、解调电路、AD转换电路、校正电路、以及补偿电路；
磁场计电路，包括三维磁场计电路和多路高精度AD转换电路；
高度计电路，包括气压高度计电路；
卫星射频ASIC电路，包括前置滤波电路、低噪声放大器、镜像抑制混频器、复数中频滤波器、多相位滤波器、数控增益放大器、驱动放大器、以及自动增益控制电路；
卫星导航抗干扰ASIC电路，包括集成高速度AD转换器和专用抗干扰信号处理器；
卫星导航基带ASIC电路，包括卫星导航相关信号捕获、本地载波码产生、超前滞后相关器、相关器累积输出、鉴相函数、通道滤波器、跟踪计算、外围逻辑电路、时序电路、I/O控制电路、卫星导航伪距、伪距率计算电路、星历计算电路，以及根据导航解算电路计算的伪距、伪距率误差参数对跟踪环路进行反馈控制电路；
复合导航专用解算电路，包括惯性导航解算电路、地磁导航计算电路、高度计算电路、以及KALMAN组合导航滤波器；
所述三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路、磁场电路、高度计电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、以及输入输出接口电路均与复合导航专用解算电路相连，所述卫星导航射频ASIC电路经卫星导航抗干扰ASIC电路和卫星导航基带ASIC电路后与复合导航专用解算电路，所述电源管理电路为所有电路供电。
进一步地，所述复合导航解算电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、输入输出接口电路集成于一42mm﹡33mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路上，三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路集成于三块24mm﹡16mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路板上，磁场计电路集成于一24mm﹡16mm﹡2mm的LTCC陶瓷电路板上，高度计电路集成于一6mm﹡6mm﹡2mm的LTCC陶瓷电路板上，电源管理电路集成于一31mm﹡28mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路板上，卫星射频电路ASIC电路、卫星导航抗干扰ASIC电路、卫星导航基带ASIC电路集成于一27mm﹡16.5mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路板上。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、体积小：整个电路系统全部采用LTCC陶瓷电路设计、制造，大量采用薄膜和厚膜集成电路加工，运用微系统技术进行高密度组装。
2、功能强大，运算速度快，包括陀螺ASIC电路、加速度计ASIC电路、卫星导航基带ASIC电路、FPGA功能单元，两个ARM Cortex-A9处理器。
3、系统可重构能力强，通过软件重构可实现卫星导航、惯性导航、深组合导航以及运动控制等功能模块。
4、系统可作为车辆、飞行器、舰船、武器等系统的导航、飞控（制导）一体化计算机，简化应用系统设计，提高可靠性。
附图说明
图1为本发明内部模块框图；
图2为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1，一种微型复合导航电路，包括三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路、磁场计电路、高度计电路、卫星导航射频ASIC电路、卫星导航抗干扰ASIC电路、卫星导航基带ASIC电路、复合导航专用解算电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、输入输出接口电路以及电源管理电路。
所述三轴陀螺ASIC电路，包括驱动电路、放大电路、解调电路、AD转换电路、校正电路、以及补偿电路；三轴加速度计ASIC电路，也包括驱动电路、放大电路、解调电路、AD转换电路、校正电路、以及补偿电路。
磁场计电路，包括三维磁场计电路和多路高精度AD转换电路。
高度计电路，包括气压高度计电路。
卫星射频ASIC电路，包括前置滤波电路、低噪声放大器、镜像抑制混频器、复数中频滤波器、多相位滤波器、数控增益放大器、驱动放大器、以及自动增益控制电路。
卫星导航抗干扰ASIC电路，包括集成高速度AD转换器和专用抗干扰信号处理器。
卫星导航基带ASIC电路，包括卫星导航相关信号捕获、本地载波码产生、超前滞后相关器、相关器累积输出、鉴相函数、通道滤波器、跟踪计算、外围逻辑电路、时序电路、I/O控制电路、卫星导航伪距、伪距率计算电路、星历计算电路，以及根据导航解算电路计算的伪距、伪距率误差参数对跟踪环路进行反馈控制电路。
复合导航专用解算电路，包括惯性导航解算电路、地磁导航计算电路、高度计算电路、以及KALMAN组合导航滤波器。
所述三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路、磁场电路、高度计电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、以及输入输出接口电路均与复合导航专用解算电路相连，所述卫星导航射频ASIC电路经卫星导航抗干扰ASIC电路和卫星导航基带ASIC电路后与复合导航专用解算电路，所述电源管理电路为所有电路供电。
在具体实施过程中，所述复合导航解算电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、输入输出接口电路集成于一42mm﹡33mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路上，三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路集成于三块24mm﹡16mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路板上，磁场计电路集成于一24mm﹡16mm﹡2mm的LTCC陶瓷电路板上，高度计电路集成于一6mm﹡6mm﹡2mm的LTCC陶瓷电路板上，电源管理电路集成于一31mm﹡28mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路板上，卫星射频ASIC电路、卫星导航抗干扰ASIC电路、卫星导航基带ASIC电路集成于一27mm﹡16.5mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路板上。
参见图2，所述导航电路的工作过程包括如下步骤：
三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路、磁场计电路、高度计电路、卫星导航射频ASIC电路、卫星导航抗干扰ASIC电路、卫星导航基带ASIC电路、复合导航专用解算电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、输入输出接口电路以及电源管理电路
步骤1、对电源管理电路进行加电工作；
步骤2、电源管理电路控制各个电路启动；
步骤3、三轴陀螺ASIC电路对陀螺进行驱动、放大、解调、AD转换等前端信号处理；
步骤4、三轴加速度计ASIC电路对加速度计进行驱动、放大、解调、AD转换等前端信号处理；
步骤5、磁场计电路对磁场计信号进行处理；
步骤6、高度计电路对高度计信号进行处理；
步骤7、卫星导航射频ASIC电路对卫星射频信号进行处理；
步骤8、复合导航解算电路对陀螺信号进行误差补偿和校正，使传感器达到高精度水平；
步骤9、复合导航解算电路对加速度计信号进行误差补偿和校正，使传感器达到高精度水平；
步骤10、卫星导航抗干扰ASIC电路对卫星下变频信号进行AD转换和抗干扰处理；
步骤11、卫星导航基带ASIC电路对卫星基带信号进行解算，由专用ASIC芯片完成，包括卫星导航相关信号捕获、本地载波码产生、超前滞后相关器、相关器累积输出、鉴相函数、通道滤波器、跟踪计算、卫星导航数据计算，接收导航解算电路计算的伪距、伪距率误差参数，跟踪环路进行反馈控制；
步骤12、复合导航专用解算电路进行地磁导航计算、捷联惯性导航计算，卫星导航与惯性导航KALMAN滤波信息融合导航计算,并将最优导航参数反馈给卫星导航基带ASIC电路，从而提高卫星导航精度、抗干扰能力、卫星捕获、跟踪能力。
步骤13、最后，复合导航专用解算电路输出载体的姿态、速度、位置和时间等导航参数，并返回步骤2进行循环执行。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种微型复合导航电路，其特征在于：包括三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路、磁场计电路、高度计电路、卫星导航射频ASIC电路、卫星导航抗干扰ASIC电路、卫星导航基带ASIC电路、复合导航专用解算电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、输入输出接口电路以及电源管理电路；其中：
所述三轴陀螺ASIC电路和三轴加速度计ASIC电路，均包括驱动电路、放大电路、解调电路、AD转换电路、校正电路、以及补偿电路；
磁场计电路，包括三维磁场计电路和多路高精度AD转换电路；
高度计电路，包括气压高度计电路；
卫星射频ASIC电路，包括前置滤波电路、低噪声放大器、镜像抑制混频器、复数中频滤波器、多相位滤波器、数控增益放大器、驱动放大器、以及自动增益控制电路；
卫星导航抗干扰ASIC电路，包括集成高速度AD转换器和专用抗干扰信号处理器；
卫星导航基带ASIC电路，包括卫星导航相关信号捕获、本地载波码产生、超前滞后相关器、相关器累积输出、鉴相函数、通道滤波器、跟踪计算、外围逻辑电路、时序电路、I/O控制电路、卫星导航伪距、伪距率计算电路、星历计算电路，以及根据导航解算电路计算的伪距、伪距率误差参数对跟踪环路进行反馈控制电路；
复合导航专用解算电路，包括惯性导航解算电路、地磁导航计算电路、高度计算电路、以及KALMAN组合导航滤波器；
所述三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路、磁场电路、高度计电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、以及输入输出接口电路均与复合导航专用解算电路相连，所述卫星导航射频ASIC电路经卫星导航抗干扰ASIC电路和卫星导航基带ASIC电路后与复合导航专用解算电路，所述电源管理电路为所有电路供电；
其中，所述复合导航解算电路、FLASH存储器电路、RAM电路、时钟复位电路、输入输出接口电路集成于一42mm﹡33mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路上，三轴陀螺ASIC电路、三轴加速度计ASIC电路集成于三块24mm﹡16mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路板上，磁场计电路集成于一24mm﹡16mm﹡2mm的LTCC陶瓷电路板上，高度计电路集成于一6mm﹡6mm﹡2mm的LTCC陶瓷电路板上，电源管理电路集成于一31mm﹡28mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路板上，卫星射频电路ASIC电路、卫星导航抗干扰ASIC电路、卫星导航基带ASIC电路集成于一27mm﹡16.5mm﹡4mm的LTCC陶瓷电路板上。
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