CN201757786U - 一种基于微磁传感的定姿监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于微磁传感的定姿监测系统，系统本体由微磁传感器MMS模块、微惯性测量单元MIMU模块、GPS模块、Kalman滤波信息融合算法模块、定姿算法模块、CFAR滤波模块构成，GPS模块及微磁传感器MMS模块均与Kalman滤波信息融合算法模块相连接，微惯性测量单元MIMU模块分别与定姿算法模块、CFAR滤波模块及Kalman滤波信息融合算法模块相连接。本实用新型保证了长时间工作情况下微惯性测量单元MIMU模块的测量精度以及分解重力加速度在载体坐标系投影的精度，并且提高了微小型系统位置、速度的测量精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于任意运动微小型系统的定姿系统，尤其涉及一种基于微磁传感的定姿监测系统。
背景技术
磁传感器能够测量三个正交方向的磁场强度，为了换算为三维姿态信息，还必须依赖其他手段，在微小型系统任意运动状态下确定三维磁传感器测量方向与当地水平面之间的坐标转换关系，即必须预先确定横滚角和俯仰角。目前多数磁传感器定姿系统都依赖加速度计或倾角传感器给出静态和匀速直线运动状态下的横滚角和俯仰角，而在其他机械运动状态下磁传感器基本不能用。
加速度计和倾角传感器是目前测量微小型系统横滚角和俯仰角最常用的方式，但由于两种传感器均无法很好地区别微小型系统运动加速度和重力加速度，因此不能给出微小型系统任意运动情况下的横滚角和俯仰角，只适合于静止和匀速直线运动的情况，而且上述两种传感器均不能给出航向角。
实用新型内容
针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种保证了长时间工作情况下微惯性测量单元MIMU模块的测量精度以及分解重力加速度在载体坐标系投影的精度，并且提高了微小型系统位置、速度的测量精度的一种基于微磁传感的定姿监测系统。
为实现上述目的，本实用新型提供一种基于微磁传感的定姿监测系统，系统本体由微磁传感器MMS模块、微惯性测量单元MIMU模块、GPS模块、Kalman滤波信息融合算法模块、定姿算法模块、CFAR滤波模块构成，所述GPS模块及所述微磁传感器MMS模块均与所述Kalman滤波信息融合算法模块连接，所述微惯性测量单元MIMU模块分别与所述定姿算法模块、所述CFAR滤波模块及所述Kalman滤波信息融合算法模块连接。
所述GPS模块与所述CFAR滤波模块相连接。
所述Kalman滤波信息融合算法模块与所述微惯性测量单元MIMU模块相连接，所述GPS模块与所述所述微磁传感器MMS模块将信息及数据通过所述Kalman滤波信息融合算法模块处理后再传给所述微惯性测量单元MIMU模块。
所述GPS模块将信息将信息传给所述CFAR滤波模块，经过滤波处理，在传送给所述微惯性测量单元MIMU模块。
所述定姿算法模块与所述微磁传感器MMS模块相连接，所述微惯性测量单元MIMU模块及捷联惯性导航算法将处理后的重力加速度分量信息传送给所述微磁传感器MMS模块。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型提供的一种基于微磁传感的定姿监测系统，微惯性测量单元MIMU模块结合捷联导航算法不断实时分解出加速度计测量值中重力加速度的分量，并给出重力加速度在载体坐标系的投影，解决了由于加速度计测量值无法分辨运动加速度和重力加速度的问题，从而得到载体坐标系与当地水平坐标系之间的转换关系，即横滚角和俯仰角，并且本实用新型采用CFAR滤波模块抑制GPS模块输出数据的噪声，提高了微小型系统的位置、速度的测量精度。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
主要元件符号说明如下：
1、Kalman滤波信息融合算法模块 2、微磁传感器MMS模块
3、定姿算法模块 4、GPS模块
5、微惯性测量单元MIMU模块 6、CFAR滤波模块
具体实施方式
为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如图1所示为一种基于微磁传感的定姿监测系统，系统本体由微磁传感器MMS模块2、微惯性测量单元MIMU模块5、GPS模块4、Kalman滤波信息融合算法模块1、定姿算法模块3、CFAR滤波模块6构成，GPS模块4及微磁传感器MMS模块2均与Kalman滤波信息融合算法模块1相连接，微惯性测量单元MIMU模块5分别于定姿算法模块3、CFAR滤波模块6及Kalman滤波信息融合算法模块1相连接，GPS模块4与CFAR滤波模块6相连接，定姿算法模块3与微磁传感器MMS模块2相连接，Kalman滤波信息融合算法模块1与微惯性测量单元MIMU模块5相连接。
工作原理：
GPS模块将运动体的位置和速度信息传送给Kalman滤波信息融合算法模块，并且GPS模块将运动体的速度和加速度信息传送给CFAR滤波模块，微惯性测量单元MIMU模块根据输出数据通过捷联导航算法分解出微小型系统的重力加速度，微磁传感器MMS模块利用的重力加速度通过定姿算法实时解算微小型系统的横滚角、俯仰角和航向角三维姿态信息，利用CFAR滤波模块平滑掉GPS模块输出的速度和加速度信息中的噪声，三维姿态信息一方面送至Kalman滤波信息融合算法模块，与GPS模块给出的位置和速度信息一道通过Kalman滤波信息融合算法模块间歇校正微惯性测量单元MIMU误差，另一方面利用三维姿态信息实时更新坐标转换矩阵，坐标转换矩阵将被送给微惯性测量单元MIMU模块和GPS模块，将水平坐标系的信息转换到载体坐标系下。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于微磁传感的定姿监测系统，其特征在于，系统本体由微磁传感器MMS模块、微惯性测量单元MIMU模块、GPS模块、Kalman滤波信息融合算法模块、定姿算法模块、CFAR滤波模块构成，所述GPS模块及所述微磁传感器MMS模块均与所述Kalman滤波信息融合算法模块连接，所述微惯性测量单元MIMU模块分别与所述定姿算法模块、所述CFAR滤波模块及所述Kalman滤波信息融合算法模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于微磁传感的定姿监测系统，其特征在于，所述GPS模块与所述CFAR滤波模块相连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于微磁传感的定姿监测系统，其特征在于，所述定姿算法模块与所述微磁传感器MMS模块相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于微磁传感的定姿监测系统，其特征在于，所述Kalman滤波信息融合算法模块与所述微惯性测量单元MIMU模块相连接。
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| CN110044321A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-07-23 | 北京理工大学 | 利用地磁信息和角速率陀螺解算飞行器姿态的方法 |
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