CN207007188U - 一种基于单片机芯片的惯性导航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机芯片的惯性导航系统，包括主控模块、串行通信模块、GPS模块、蓝牙模块、下载程序模块、复位电路模块、状态灯显示模块、传感器模块和电源模块，所述主控模块选用的是型号为STM32的单片机芯片，传感器模块包括加速度计传感器、陀螺仪传感器、气压计传感器和地磁传感器，主控模块分别与传感器模块中的加速度计传感器、陀螺仪传感器、气压计传感器和地磁传感器相连接，主控模块通过串行通信模块与PC端相连接，主控模块与GPS模块电性连接，蓝牙模块电性连接有主控模块，蓝牙模块与外部的移动终端相连接，状态灯显示模块与主控模块电性连接。本实用新型可以实现精确的航迹导航，能够减少误差，更加能够满足人们的使用需求。

Description

一种基于单片机芯片的惯性导航系统

技术领域

本实用新型涉及导航系统技术领域，尤其涉及一种基于单片机芯片的惯性导航系统。

背景技术

惯性导航系统(INS，以下简称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下，惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。现有的惯性导航系统中存在如下的缺陷：第一传统的惯性导航系统均采用陀螺仪传感器和加速度计，但是由于陀螺仪传感器存在漂移误差和加速度计存在零位偏差，从而影响惯性导航系统中惯性导航结果的准确度，其次由于长时间的使用，惯性导航系统中的陀螺仪传感器和加速度计会随着时间的增长产生累计误差的问题，因此误差较大，无法满足现代人们的使用需求；第二，在传统惯性导航系统中，在进行测试的时候测试人员需要携带单独的笔记本电脑，笔记本电脑利用串行通信的方式和惯性导航系统中导航模块进行连接，需要携带单独的笔记本电脑进行连接，这在实际的使用中会带来了非常大的不便。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型提供了一种基于单片机芯片的惯性导航系统。

为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一种基于单片机芯片的惯性导航系统，包括主控模块、串行通信模块、GPS模块、蓝牙模块、下载程序模块、复位电路模块、状态灯显示模块、传感器模块和电源模块，所述主控模块选用的是型号为STM32L151CBU6DTR的单片机芯片，传感器模块包括加速度计传感器、陀螺仪传感器、气压计传感器和地磁传感器，主控模块分别与传感器模块中的加速度计传感器、陀螺仪传感器、气压计传感器和地磁传感器相连接，通过加速度计传感器、陀螺仪传感器、气压计传感器和地磁传感器将采集的数据传输给主控模块，主控模块通过串行通信模块与PC端相连接，主控模块与GPS模块电性连接，蓝牙模块电性连接有主控模块，蓝牙模块与外部的移动终端相连接，主控模块通过与下载程序模块和复位电路模块电性连接，电源模块为其主控模块、GPS模块、蓝牙模块、下载程序模块、复位电路模块、状态灯显示模块和传感器模块提供电能，状态灯显示模块与主控模块电性连接。

所述主控模块上设置有正常IO端口和备用IO端口，正常IO端口通过导线与传感器模块相连接，通过设置有正常IO端口和备用IO端口，方便当其中一个IO端口损坏时，可以换成另外一个IO端口，从而能够减少影响人们的使用。

所述外部的移动终端为智能手机，通过智能手机的移动客户端一方面方便人们的携带，另一方面能够方便使用者及时了解其信息。

所述陀螺仪传感器是EPSON VX-8000C。

还包括一圆形壳体，圆形壳体内部分布安装有主控模块、串行通信模块、GPS模块、蓝牙模块、下载程序模块、复位电路模块、状态灯显示模块、传感器模块和电源模块，将其安装在圆形的壳体中，大大方便了人们的安装和携带，更加能够方便人们的使用。

本实用新型的有益效果：

1、添加GPS模块，在能接收到GPS信号的情况下修正惯性导航系统中单纯利用传感器模块输出数据计算的航迹，从而使得导航更加准确，有利于减少误差，更加能够满足人们的使用需求；

2、传感器模块中添加地磁传感器，因为地球磁场的具有较强的稳定性，不易受到外界的干扰，方向数据较为准确，其输出数据和陀螺仪以及加速度计输出数据进行融合，使得导航航向值更加精准，减少了误差的产生；

3、传感器模块中添加气压计传感器，气压计传感器可根据大气压强，判断高度变化，从而能够更加精确的判断出在室内楼层的变化，更加满足现代人们的使用需求；

4、添加蓝牙模块，本实用新型的惯性导航系统在使用中不用背负或持拿笨重的PC设备，直接将航迹传输到便携式的移动终端上，使用更加简单，便捷。

附图说明

图1为本实用新型的方框示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于单片机芯片的惯性导航系统，包括主控模块11、串行通信模块12、GPS模块13、蓝牙模块14、下载程序模块15、复位电路模块16、状态灯显示模块17、传感器模块18和电源模块19，所述主控模块11选用的是型号为STM32L151CBU6DTR的单片机芯片，采用STM32L151CBU6DTR的单片机芯片具有高性能、低功耗、易开发等特点，从而能够更加满足惯性导航系统的需求，传感器模块18包括加速度计传感器181、陀螺仪传感器182、气压计传感器183和地磁传感器184，所述陀螺仪传感器182是EPSON VX-8000C，主控模块11分别与传感器模块18中的加速度计传感器181、陀螺仪传感器182、气压计传感器183和地磁传感器184相连接，通过加速度计传感器181、陀螺仪传感器182、气压计传感器183和地磁传感器184将采集的数据传输给主控模块11，所述主控模块11上设置有正常IO端口和备用IO端口，正常IO端口通过导线与传感器模块18相连接，通过设置有正常IO端口和备用IO端口，方便当其中一个IO端口损坏时，可以换成另外一个IO端口，从而能够减少影响人们的使用，主控模块11通过串行通信模块12与PC端20相连接，主控模块11与GPS模块13电性连接，蓝牙模块14电性连接有主控模块11，蓝牙模块14与外部的移动终端21相连接，所述外部的移动终端21为智能手机，通过智能手机的移动客户端一方面方便人们的携带，另一方面能够方便使用者及时了解其信息，主控模块11通过与下载程序模块15和复位电路模块16电性连接，所述通过下载程序模块15与主控模块11相连接可以用于升级惯性导航系统，所述的复位电路模块16与主控模块11相连接可以复位STM32L151CBU6DTR的单片机芯片，电源模块19为其主控模块11、GPS模块13、蓝牙模块14、下载程序模块15、复位电路模块16、状态灯显示模块17和传感器模块18提供电能，状态灯显示模块17与主控模块11电性连接，所述的状态灯显示模块17的强弱用于显示电源模块19电量的不足和GPS模块13中GPS信号的强弱等信息。

本实用新型还包括一圆形壳体，圆形壳体内部分布安装有主控模块11、串行通信模块12、GPS模块13、蓝牙模块14、下载程序模块15、复位电路模块16、状态灯显示模块17、传感器模块18和电源模块19，将其安装在圆形的壳体中，大大方便了人们的安装和携带，更加能够方便人们的使用。本实用新型在使用的时候通过加速度计传感器181、陀螺仪传感器182、气压计传感器183和地磁传感器184将采集的数据传输给主控模块11，主控模块11结合GPS模块13将信息处理之后发送给PC端20和移动终端21，便于人们能够了解其导航轨迹。

本实用新型的有益效果：

1、添加GPS模块，在能接收到GPS信号的情况下修正惯性导航系统中单纯利用传感器模块输出数据计算的航迹，从而使得导航更加准确，有利于减少误差，更加能够满足人们的使用需求；

2、传感器模块中添加地磁传感器，因为地球磁场的具有较强的稳定性，不易受到外界的干扰，方向数据较为准确，其输出数据和陀螺仪以及加速度计输出数据进行融合，使得导航航向值更加精准，减少了误差的产生；

3、传感器模块中添加气压计传感器，气压计传感器可根据大气压强，判断高度变化，从而能够更加精确的判断出在室内楼层的变化，更加满足现代人们的使用需求；

4、添加蓝牙模块，本实用新型的惯性导航系统在使用中不用背负或持拿笨重的PC设备，直接将航迹传输到便携式的移动终端上，使用更加简单，便捷。

Claims (5)

1.一种基于单片机芯片的惯性导航系统，其特征在于，包括主控模块、串行通信模块、GPS模块、蓝牙模块、下载程序模块、复位电路模块、状态灯显示模块、传感器模块和电源模块，所述主控模块选用的是型号为STM32的单片机芯片，传感器模块包括加速度计传感器、陀螺仪传感器、气压计传感器和地磁传感器，主控模块分别与传感器模块中的加速度计传感器、陀螺仪传感器、气压计传感器和地磁传感器相连接，通过加速度计传感器、陀螺仪传感器、气压计传感器和地磁传感器将采集的数据传输给主控模块，主控模块通过串行通信模块与PC端相连接，主控模块与GPS模块电性连接，蓝牙模块电性连接有主控模块，蓝牙模块与外部的移动终端相连接，主控模块通过与下载程序模块和复位电路模块电性连接，电源模块为其主控模块、GPS模块、蓝牙模块、下载程序模块、复位电路模块、状态灯显示模块和传感器模块提供电能，状态灯显示模块与主控模块电性连接。

2.如权利要求1所述一种基于单片机芯片的惯性导航系统，其特征在于，所述主控模块上设置有正常I O端口和备用I O端口，正常I O端口通过导线与传感器模块相连接。

3.如权利要求1所述一种基于单片机芯片的惯性导航系统，其特征在于，所述外部的移动终端为智能手机。

4.如权利要求1所述一种基于单片机芯片的惯性导航系统，其特征在于，所述陀螺仪传感器是EPSON VX-8000C。

5.如权利要求1所述一种基于单片机芯片的惯性导航系统，其特征在于，还包括一圆形壳体，圆形壳体内部分布安装有主控模块、串行通信模块、GPS模块、蓝牙模块、下载程序模块、复位电路模块、状态灯显示模块、传感器模块和电源模块。