CN115824199A - 一种微小型多信息融合自主导航系统 - Google Patents
一种微小型多信息融合自主导航系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115824199A CN115824199A CN202211386446.3A CN202211386446A CN115824199A CN 115824199 A CN115824199 A CN 115824199A CN 202211386446 A CN202211386446 A CN 202211386446A CN 115824199 A CN115824199 A CN 115824199A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- measurement unit
- miniature
- bottom plate
- electromechanical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000004927 fusion Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种微小型多信息融合自主导航系统，所述导航系统包括：一体化底板、高性能信息处理模块、微机电惯性测量单元、微小型视觉模块。所述一体化底板作为系统基础功能载体，提供各种电气互连接口，并集成卫星导航功能；所述微机电惯性测量单元为平面化微机电惯性测量单元，通过高刚度基板固联在系统结构上；所述微小型视觉模块实现视觉图像信息的实时采集，压接固定在系统结构开口处；所述高性能信息处理模块采用紧密叠层方式与所述一体化底板安装。本发明解决了常规微机电惯性导航精度随时间下降、惯性/卫星组合导航应用受卫星信号条件限制等问题，能够在微小体积下实现高精度高可靠导航定位。
Description
技术领域
本发明涉及一种微小型多信息融合自主导航系统，属于组合导航领域。
背景技术
微机电惯导系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低，易于集成等优势，在中小型无人机、车辆、机器人等载体上广泛应用，实时提供位置、速度、姿态等全参数导航信息。受导航原理和器件精度限制，现有微机电惯导系统精度随导航时间快速恶化，难以满足长时间、高精度自主导航应用需求。目前，常规手段是引入卫星导航信息，通过惯性/卫星信息融合提高精度，在开阔区域能够实现较好的导航效果，但在城市、丛林、隧道等卫星信号被遮蔽以及被干扰环境下无法可靠工作，系统应用受到严重制约。
发明内容
针对常规微机电惯性导航系统精度不足、惯性/卫星组合导航系统应用受限问题，本发明的目的是提出一种微小型多信息融合自主导航系统，在微小体积下集成惯性导航、视觉导航、卫星导航手段，综合利用多源信息实现高精度高可靠导航定位。
为实现本发明目的，本发明提出一种微小型多信息融合自主导航系统，采取技术方案如下：
所述导航系统包括：一体化底板、高性能信息处理模块、微机电惯性测量单元、微小型视觉模块，所述一体化底板作为系统基础功能载体，提供各种电气互连接口，并集成卫星导航功能；所述微机电惯性测量单元为平面化微机电惯性测量单元，通过高刚度基板固联在系统结构上；所述微小型视觉模块实现视觉图像信息的实时采集，压接固定在系统结构开口处；所述高性能信息处理模块采用紧密叠层方式与所述一体化底板安装。
进一步的，在所述一体化底板正面布置微小型双列直插插槽，将所述高性能信息处理模块对插在所述插槽上。
进一步的，所述平面化微机电惯性测量单元在高强度陶瓷基板上布置2个平面轴陀螺、1个Z轴陀螺、2个平面轴加速度计、1个Z轴加速度计，以器件表贴方式实现三维线运动和三维角运动测量。
进一步的，所述微机电惯性测量单元和微小型视觉模块均通过基于微小型板对板连接器的柔性电路板与系统底板互连。
进一步的，所述一体化底板、微机电惯性测量单元、微小型视觉模块通过螺钉固定在系统结构壳体上。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明提出一种集成微机电惯性导航、视觉导航、卫星导航的微小型多信息融合自主导航系统，与现有技术相比，本发明解决了常规微机电惯性导航精度随时间下降、惯性/卫星组合导航应用受卫星信号条件限制等问题，能够在微小体积下实现高精度高可靠导航定位。
(2)本发明采用微小型双列直插插槽形式集成高性能信息处理模块，采用基于微小型板对板连接器的柔性电路板实现平面化微机电惯性测量单元、微小型视觉模块与底板的互连集成。与现有技术相比，集成方式更加灵活，系统体积更小；
(3)本发明采用平面化微机电惯性测量单元实现核心的自主惯性导航功能，在高强度平面基板上即可实现线运动、角运动测量，与现有技术相比，减少了立体金属台体结构，简化了系统设计和装配生产难度，同时显著压缩了系统体积。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的具体实施例提供的微小型多信息融合自主导航系统组成框图；
图2示出了根据本发明的具体实施例提供的一体化底板与高性能信息处理模块集成示意图；
图3示出了根据本发明的具体实施例提供的平面化惯性测量单元示意图；
图4示出了根据本发明的具体实施例提供的微小型视觉模块示意图；
图5示出了根据本发明的具体实施例提供的系统内部互连示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的具体实施途径如下：
图1是本发明一个实施实例的微小型多信息融合自主导航系统组成框图。所述系统主要包括一体化底板、高性能信息处理模块、平面化微机电惯性测量单元、微小型视觉模块和天线。其中，所述一体化底板作为系统基础功能载体，提供各种电气互连接口，并集成卫星导航功能，所述高性能信息处理模块实现惯性信息、视觉信息、卫星信息的同步采集与实时融合处理，所述平面化微机电惯性测量单元实现载体三维线运动、三维角运动的实时测量，所述微小型视觉模块实现视觉图像信息的实时采集，所述天线为底板卫星导航功能模块提供输入信号。
为实现系统小型化设计，采用紧密叠层方案，如图2所示，在一体化底板上布置微小型双列直插插槽，将所述高性能信息处理模块对插在所述插槽上，并通过插槽两侧锁紧装置进行固定，显著减小系统体积，同时实现底板与高性能信息处理模块间各类信号的高速交互。
为减小系统体积并简化系统设计和装配工艺，采用平面化微机电惯性测量单元实现载体惯性运动测量，如图3所示，将惯性运动测量功能由三维立体结构压缩为平面结构，显著降低系统高度。平面化微机电惯性测量单元在高强度陶瓷基板上布置2个平面轴陀螺、1个Z轴陀螺、2个平面轴加速度计、1个Z轴加速度计，以器件表贴方式实现三维线运动和三维角运动测量，取代了传统立体金属台体，显著降低了系统高度尺寸，同时降低了加工装配难度。
为实现卫星信号不可用条件下高精度导航，采用微小型视觉模块采集视觉图像信息，通过视觉导航实时修正微机电惯性导航误差，如图4所示。所述微小型视觉模块通过专用压板与系统接口紧密固联，确保视觉图像与系统坐标系保持稳定。
为减小系统体积，平面化微机电惯性测量单元和微小型视觉模块均通过基于微小型板对板连接器的柔性电路板与系统底板互连，如图5所示。柔性电路板在微小型板对板连接器位置增加刚板进行补强，提升安装集成的便利性和可靠性。
所述一体化底板、平面化微机电惯性测量单元、微小型视觉模块通过螺钉固定在系统结构壳体上，确保内部紧固安装。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种微小型多信息融合自主导航系统，其特征在于，所述导航系统包括：一体化底板、高性能信息处理模块、微机电惯性测量单元、微小型视觉模块，所述一体化底板作为系统基础功能载体，提供各种电气互连接口，并集成卫星导航功能；所述微机电惯性测量单元为平面化微机电惯性测量单元，通过高刚度基板固联在系统结构上；所述微小型视觉模块实现视觉图像信息的实时采集，压接固定在系统结构开口处；所述高性能信息处理模块采用紧密叠层方式与所述一体化底板安装。
2.根据权利要求1所述的一种微小型多信息融合自主导航系统，其特征在于，在所述一体化底板正面布置微小型双列直插插槽，将所述高性能信息处理模块对插在所述插槽上。
3.根据权利要求1所述的一种微小型多信息融合自主导航系统，其特征在于，所述平面化微机电惯性测量单元在高强度陶瓷基板上布置2个平面轴陀螺、1个Z轴陀螺、2个平面轴加速度计、1个Z轴加速度计，以器件表贴方式实现三维线运动和三维角运动测量。
4.根据权利要求1所述的一种微小型多信息融合自主导航系统，其特征在于，所述微机电惯性测量单元和微小型视觉模块均通过基于微小型板对板连接器的柔性电路板与系统底板互连。
5.根据权利要求1所述的一种微小型多信息融合自主导航系统，其特征在于，所述一体化底板、微机电惯性测量单元、微小型视觉模块通过螺钉固定在系统结构壳体上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211386446.3A CN115824199A (zh) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 一种微小型多信息融合自主导航系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211386446.3A CN115824199A (zh) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 一种微小型多信息融合自主导航系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115824199A true CN115824199A (zh) | 2023-03-21 |
Family
ID=85526914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211386446.3A Pending CN115824199A (zh) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | 一种微小型多信息融合自主导航系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115824199A (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108430188A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-21 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 电子模块插件高效散热楔形锁紧装置 |
| CN108693536A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-10-23 | 绵阳天眼激光科技有限公司 | 一种纯北斗机载式激光雷达测量装置 |
| CN109050897A (zh) * | 2013-11-13 | 2018-12-21 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 多旋翼无人飞行器 |
| CN112229400A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-15 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种小型化微机电陀螺惯性/卫星组合导航系统 |
| CN112648993A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-04-13 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种多源信息融合组合导航系统及方法 |
| CN113064782A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-02 | 山东英信计算机技术有限公司 | 一种内存注错自动化系统、使用方法及介质 |
| CN214954697U (zh) * | 2021-05-13 | 2021-11-30 | 北京远度互联科技有限公司 | 无人机航电系统及无人机 |
| CN113790721A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-12-14 | 北京自动化控制设备研究所 | 平面化微惯性导航系统 |
| CN114136315A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 山东天星北斗信息科技有限公司 | 一种基于单目视觉辅助惯性组合导航方法及系统 |
| CN114252072A (zh) * | 2020-09-24 | 2022-03-29 | 美光科技公司 | 存储器子系统自主车辆定位 |
| CN114910068A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-08-16 | 深圳市天陆海导航设备技术有限责任公司 | 一种混合式惯导与卫星组合的导航系统 |
| CN114964175A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-08-30 | 华南理工大学 | 多传感器数据同步采集装置及采集方法 |
| CN115047506A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-09-13 | 安徽理工大学 | 一种基于gnss-ins和视觉的农机组合导航系统 |
| CN115183768A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-10-14 | 中国计量科学研究院 | 一种光纤惯性基组合导航系统 |
-
2022
- 2022-11-07 CN CN202211386446.3A patent/CN115824199A/zh active Pending
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109050897A (zh) * | 2013-11-13 | 2018-12-21 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 多旋翼无人飞行器 |
| CN108430188A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-08-21 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 电子模块插件高效散热楔形锁紧装置 |
| CN108693536A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-10-23 | 绵阳天眼激光科技有限公司 | 一种纯北斗机载式激光雷达测量装置 |
| CN112229400A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-15 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种小型化微机电陀螺惯性/卫星组合导航系统 |
| CN114252072A (zh) * | 2020-09-24 | 2022-03-29 | 美光科技公司 | 存储器子系统自主车辆定位 |
| CN112648993A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-04-13 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种多源信息融合组合导航系统及方法 |
| CN113064782A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-02 | 山东英信计算机技术有限公司 | 一种内存注错自动化系统、使用方法及介质 |
| CN214954697U (zh) * | 2021-05-13 | 2021-11-30 | 北京远度互联科技有限公司 | 无人机航电系统及无人机 |
| CN113790721A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-12-14 | 北京自动化控制设备研究所 | 平面化微惯性导航系统 |
| CN114136315A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 山东天星北斗信息科技有限公司 | 一种基于单目视觉辅助惯性组合导航方法及系统 |
| CN114964175A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-08-30 | 华南理工大学 | 多传感器数据同步采集装置及采集方法 |
| CN115047506A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-09-13 | 安徽理工大学 | 一种基于gnss-ins和视觉的农机组合导航系统 |
| CN114910068A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-08-16 | 深圳市天陆海导航设备技术有限责任公司 | 一种混合式惯导与卫星组合的导航系统 |
| CN115183768A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-10-14 | 中国计量科学研究院 | 一种光纤惯性基组合导航系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 杜小菁等: "GPS拒止区域的辅助INS导航方法综述", 战术导弹技术, no. 1, pages 84 - 92 * |
| 王康相等: "基于大视场光学测量设备的多星观测和解算天文经纬度研究", 测绘科学, vol. 35, no. 03, pages 26 - 27 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2019066257A (ja) | 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、電子機器および移動体 | |
| CN2777495Y (zh) | 微惯性测量组合 | |
| CN111751575A (zh) | 惯性传感器、电子设备以及移动体 | |
| CN111487438B (zh) | 惯性传感器、电子设备及移动体 | |
| CN112229400B (zh) | 一种小型化微机电陀螺惯性/卫星组合导航系统 | |
| CN115824199A (zh) | 一种微小型多信息融合自主导航系统 | |
| JP2019132690A (ja) | 物理量センサー、物理量センサーデバイス、複合センサーデバイス、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器、移動体および物理量センサーの出力信号調整方法 | |
| CN113790721A (zh) | 平面化微惯性导航系统 | |
| CN111735990B (zh) | 惯性传感器、电子设备以及移动体 | |
| CN104931050A (zh) | 一种一体化mems惯性姿态敏感器结构 | |
| CN112129972B (zh) | 惯性传感器、电子设备以及移动体 | |
| CN114910068A (zh) | 一种混合式惯导与卫星组合的导航系统 | |
| CN111811504A (zh) | 大过载高动态应用环境下的层叠式微惯性测量单元 | |
| CN210400411U (zh) | 一种具备伞状结构的激光陀螺imu惯性测量装置 | |
| CN112147369A (zh) | 惯性传感器、电子设备及移动体 | |
| RU2263282C1 (ru) | Универсальный навигационный прибор управления движением на основе микромеханических чувствительных элементов и унифицированная интегрированная бесплатформенная инерциальная навигационная система для этого прибора | |
| CN111337023A (zh) | 一种组合导航系统 | |
| CN112698054B (zh) | 物理量传感器、电子设备和移动体 | |
| CN112147370B (zh) | 惯性传感器、电子设备以及移动体 | |
| CN219714395U (zh) | 一种半圆环形的光纤陀螺imu结构 | |
| CN115574807A (zh) | 基于mems惯性器件的导航控制系统 | |
| CN218865118U (zh) | 一种微机电惯性导航系统架构 | |
| CN215810885U (zh) | 光纤组合导航系统 | |
| CN112305262B (zh) | 惯性传感器、电子设备和移动体 | |
| CN112729296B (zh) | 一种光纤陀螺与mems加表组合的惯导 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |