CN206132067U - 一种融合导航处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种融合导航处理系统，主要包括视觉导航系统、惯性导航系统、姿态轨道控制系统、多速率卡尔曼信息融合算法处理器；所述多速率卡尔曼信息融合算法处理器通过惯性元件分别连接惯性导航系统和视觉导航系统和姿态轨道导航系统。本实用新型采用采用快速率惯性导航和慢速率视觉导航融合的导航方式，取长补短，充分发挥各自的优点，提高了导航系统的性能和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及导航勘测技术领域，具体是一种融合导航处理系统。
背景技术
近年来，单目视觉导航系统，其可靠性高，短期精度好且不受距离的影响，能够高频率的输出位置、速度和姿态等多种导航信息，但其误差会随时间累积。针对单目视觉和惯性导航系统各自的优点与不足，在勘测导航技术领域，研究人员更青睐于将两种导航系统有机地组合，取长补短，充分发挥各自的优点，提高导航系统的性能和可靠性。
针对慢速率的视觉导航系统与快速率的惯导系统之间的组合所引起的多速率采样问题，传统单速率滤波方法通常将滤波周期选取为慢速率采样周期或者采样周期的最小公倍数，会令数据更新率降低，导致滤波性能的下降。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种融合导航处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种融合导航处理系统，主要包括：视觉导航系统、惯性导航系统、姿态轨道控制系统、多速率卡尔曼信息融合算法处理器，所述视觉导航系统内设有一个视觉相机，所述视觉相机内设有一个视觉敏感器，视觉相机连接图像采集卡，图像采集卡连接图像处理器，图像处理器连接单目视觉算法处理器。
所述惯性导航系统内设有一个加速度计陀螺，所述加速度计陀螺内设有惯性敏感器，加速计陀螺连接惯性导航解算处理器。
进一步的方案，所述姿态轨道控制系统连接有一个航天器相对运动追踪器，所述航天器相对运动追踪器分别连接视觉导航系统和惯性导航系统。
进一步的方案，所述多速率卡尔曼信息融合算法处理器通过惯性元件分别连接惯性导航系统和视觉导航系统以及姿态轨道导航系统。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用快速率惯性导航和慢速率视觉导航融合的导航方式，取长补短，充分发挥各自的优点，提高了导航系统的性能和可靠性。同时，较好的解决了不同导航方式的滤波周期不同而产生的误差，从而进行最优估值滤波。
附图说明
图1为一种融合导航处理系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，本实用新型实施例中，一种融合导航处理系统，主要包括：视觉导航系统、惯性导航系统、姿态轨道控制系统、多速率卡尔曼信息融合算法处理器，所述视觉导航系统内设有一个视觉相机，所述视觉相机内设有一个视觉敏感器，视觉相机连接图像采集卡，图像采集卡连接图像处理器，图像处理器连接单目视觉算法处理器。
所述惯性导航系统内设有一个加速度计陀螺，所述加速度计陀螺内设有惯性敏感器，加速度计陀螺连接惯性导航解算处理器。
所述姿态轨道控制系统连接有一个航天器相对运动追踪器，所述航天器相对运动追踪器分别连接视觉导航系统和惯性导航系统。
所述多速率卡尔曼信息融合算法处理器通过惯性元件分别连接惯性导航系统和视觉导航系统和姿态轨道导航系统。
具体实施过程中，惯性导航系统中的加速度计陀螺是一种惯性敏感元件，对航天器相对运动产生的加速度和角度参数进行快速率采样，采样数据经过惯性导航解算处理器算出位置、速度、姿态、角速度等导航信息。由于惯性敏感元件自身的漂移会让系统产生随时间积累的误差，所以再用视觉导航系统对其进行修正。
视觉导航系统中的视觉相机内设视觉敏感器，通过图像采集卡对目标特征光标进行图像采集，经过图像处理器处理后，再通过单目视觉算法处理器算出相对位置和姿态角度等导航参数。
再将视觉导航系统与惯性导航系统的位置、角度和姿态的差值作为量测值输入给多速率卡尔曼信息融合算法处理器，这样能较好的解决视觉和惯性导航系统的采样周期不相同的问题，在滤波过程中，多速率卡尔曼算法先选取最小的滤波周期的导航信息，对是否有慢速率视觉量测信息进行判断，当滤波时没有慢速率视觉导航量测值，滤波器只进行时间更新；当滤波时出现慢速率视觉导航量测值，滤波器同时进行时间更新和量测更新。
因视觉导航采样周期不固定，或者在滤波时，视觉导航采样点如出现异常的中断，即认为没有出现视觉量测信息，继续进行滤波的时间更新。这样提高了系统冗余性，解决了传统的滤波器因某子系统的测量更新失败就会造成滤波性能下降的问题。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种融合导航处理系统，主要包括，视觉导航系统、惯性导航系统、姿态轨道控制系统、多速率卡尔曼信息融合算法处理器，其特征在于：所述视觉导航系统内设有一个视觉相机，所述视觉相机内设有一个视觉敏感器，视觉相机连接图像采集卡，图像采集卡连接图像处理器，图像处理器连接单目视觉算法处理器；所述惯性导航系统内设有一个加速度计陀螺，所述加速度计陀螺内设有惯性敏感器，加速度计陀螺连接惯性导航解算处理器。
2.根据权利要求1所述的一种融合导航处理系统，其特征在于：所述姿态轨道控制系统连接有一个航天器相对运动追踪器，所述航天器相对运动追踪器分别连接视觉导航系统和惯性导航系统。
3.根据权利要求1所述的一种融合导航处理系统，其特征在于：所述多速率卡尔曼信息融合算法处理器通过惯性元件分别连接惯性导航系统和视觉导航系统和姿态轨道导航系统。
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| CN206132067U true CN206132067U (zh) | 2017-04-26 |
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| CN201620660405.2U Expired - Fee Related CN206132067U (zh) | 2016-06-29 | 2016-06-29 | 一种融合导航处理系统 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108444468A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-24 | 浙江大学 | 一种融合下视视觉与惯导信息的定向罗盘 |
| CN109579830A (zh) * | 2017-09-29 | 2019-04-05 | 长沙理工大学 | 智能机器人的导航方法和导航系统 |
| CN112539746A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-03-23 | 济南大学 | 基于多频卡尔曼滤波的机器人视觉/ins组合定位方法及系统 |
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2016
- 2016-06-29 CN CN201620660405.2U patent/CN206132067U/zh not_active Expired - Fee Related
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