CN201955092U - 一种基于地磁辅助的平台式惯性导航装置 - Google Patents

一种基于地磁辅助的平台式惯性导航装置 Download PDF

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王海军
郭庆叶
毛国强
高斌
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Abstract

本实用新型公开了一种基于地磁辅助的平台式惯性导航装置，包括惯性导航系统和与其连接的导航解算计算机，其特征是：所述导航解算计算机连接磁强计。本实用新型将通过磁强计测量得到的地磁信息引入到平台式惯性导航系统中，每隔一段时间对惯性导航系统的定位信息进行校正，从而提高导航系统的精度。地磁辅助惯性导航系统动态跟踪能力较好，不会发生信号丢失等问题，能保持较高的导航精度；地磁辅助惯性导航系统属于完全自主式导航，不收外界的控制，也不向外界发送信号，因此隐蔽性好，自主性强。

Description

一种基于地磁辅助的平台式惯性导航装置
技术领域
本实用新型涉及平台式惯性导航装置领域，具体地讲，涉及一种基于地磁辅助的平台式惯性导航装置。
背景技术
惯性导航系统是一种完全自主的导航系统，它不需要任何外部信息就可独立地完成运载体的导航任务，所以它比起诸如天文导航、无线电导航、多普勒导航、仪表导航以及地标导航等方式来说，具有其独特的优点：它不受外界(自然的或人工的)干扰因素的影响，因而它在导航事业发展的现阶段占有极其重要的地位。现代新型的航空、航天以及航海运载体大多是用它或用以它为中心的组合式导航系统进行导航。
惯性导航系统有平台式和捷联式两类。平台式惯导使用惯导平台来模拟导航坐标系，具有导航精度高的优点。而捷联式惯导将加速度计和陀螺仪直接固连在载体上，惯导平台的功能直接由计算机来完成。这使得捷联式惯导系统具有体积小、重量轻、成本低和便于安装维护的优点，但缺点是导航精度较低。目前，在高精度导航应用领域，平台式惯性导航系统应用较多。
平台式惯性导航系统属于一种推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运载体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中并给出航向和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到距离。从平台式惯性导航系统的积分工作过程可以看出，该系统在长时间工作过程中定位误差会随着时间的增加而增长。
目前常用的解决方法为引入外部参考信息进行校正，一般将GPS信息作为校正参考信息，每隔一段时间用GPS系统输出的速度、位置信息来校正惯性导航系统的速度、位置信息，该方法将GPS接收机和惯导系统安装在一起，通过计算机控制实现GPS信息对惯性导航系统的校正。
GPS辅助惯性导航系统中GPS的电波穿透能力差，几乎不能用于潜艇、矿井等水下或地下导航用户，而且有建筑、地形的遮挡时会严重影响导航精度；GPS的动态跟踪能力比较低，当载体作大机动运动时，环路极易失锁，产生“跳周”现象，GPS信号会完全丢失，因此会导致系统导航精度下降；GPS属非自主式定位，其应用受到美国政府的GPS政策和外界环境等多方面的限制。此为现有技术的不足之处。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于地磁辅助的平台式惯性导航装置。
本实用新型采用如下技术手段实现发明目的：
一种基于地磁辅助的平台式惯性导航装置，包括惯性导航系统和与其连接的导航解算计算机，其特征是：所述导航解算计算机连接磁强计。
作为对本技术方案的进一步限定，所述磁强计为三分量高精度磁通门磁强计。
作为对本技术方案的进一步限定，所述惯性导航系统包括惯性平台、三个陀螺仪和三个加速度计。
作为对本技术方案的进一步限定，所述陀螺仪为VG095M型光纤陀螺仪.
作为对本技术方案的进一步限定，所述加速度计为JHT-II-C型石英挠性加速度计。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型将通过磁强计测量得到的地磁信息引入到平台式惯性导航系统中，每隔一段时间对惯性导航系统的定位信息进行校正，从而提高导航系统的精度。地磁辅助惯性导航系统动态跟踪能力较好，不会发生信号丢失等问题，能保持较高的导航精度；地磁辅助惯性导航系统属于完全自主式导航，不收外界的控制，也不向外界发送信号，因此隐蔽性好，自主性强。
附图说明
图1为本实用新型优选实施例的结构方框图。
图2为惯性导航系统的光线陀螺仪的安装结构示意图。
图3为惯性导航系统的扰性加速度计安装结构示意图。
图2中，                                               
Figure DEST_PATH_IMAGE002
、、
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表示三个光纤陀螺仪，它们分别敏感台体绕3个稳定轴的角速度，、
Figure DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure DEST_PATH_IMAGE012
分别代表台体轴、内框架轴和外框架轴上的力矩电机，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure DEST_PATH_IMAGE018
分别表示相应轴的伺服放大器，、
Figure DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure DEST_PATH_IMAGE024
分别代表、、
Figure 419713DEST_PATH_IMAGE006
陀螺仪上的角度传感器。
图3中，
Figure 1873DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 816245DEST_PATH_IMAGE016
、表示三个石英挠性加速度计。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本实用新型作更进一步的详细描述。
参见图1、图2、图3，本实用新型包括一种基于地磁辅助的平台式惯性导航装置，包括惯性导航系统和与其连接的导航解算计算机，所述导航解算计算机连接磁强计。所述磁强计为三分量高精度磁通门磁强计，所述惯性导航系统包括惯性平台、三个陀螺仪和三个加速度计，所述陀螺仪为VG095M型光纤陀螺仪，所述加速度计为JHT-II-C型石英挠性加速度计。
磁强计采用MAG-9300T型三分量高精度磁通门磁强计，具有灵敏度高、测量范围宽、稳定性好、便携式设计等一系列的优点。产品主要技术参数为：在100000nT的磁场下，分辨率≤1nT；基本精度达到±0.25% ；数据更新速率：2.5次/秒；频率响应：DC~10Hz。
惯性导航系统中，惯性平台采用精度较高的液浮平台；加速度计采用JHT-II-C型石英挠性加速度计，其主要技术参数为：偏值≤15 mg，偏值温度系数≤50μg/℃，标度因数3±0.5 mA/g，标度因数温度系数≤200 ppm/℃；陀螺仪采用VG095M型光纤陀螺仪，其主要技术参数为：零偏稳定性≤15 deg/h，比例系数≤12mV/deg/s，比例系数稳定性≤0.1 %，随机游走≤0.1 deg/ h2，测量范围≤300 deg/s。
本实用新型的工作流程为：磁强计将测得的地磁信息发送到导航解算计算机，导航解算计算机也能够获得惯性导航系统中的速度、位置信息，计算机根据事先设置的地磁匹配算法进行计算，得到速度、位置反馈信息，发送到惯性导航系统进行校正。
当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于地磁辅助的平台式惯性导航装置，包括惯性导航系统和与其连接的导航解算计算机，其特征是：所述导航解算计算机连接磁强计。
2.根据权利要求1所述基于地磁辅助的平台式惯性导航装置，其特征是：所述磁强计为三分量高精度磁通门磁强计。
3.根据权利要求1所述基于地磁辅助的平台式惯性导航装置，其特征是：所述惯性导航系统包括惯性平台、三个陀螺仪和三个加速度计。
4.根据权利要求3所述基于地磁辅助的平台式惯性导航装置，其特征是：所述陀螺仪为VG095M型光纤陀螺仪。
5.根据权利要求3所述基于地磁辅助的平台式惯性导航装置，其特征是：所述加速度计为JHT-II-C型石英挠性加速度计。
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