CN210401657U - 单兵雷达定位定向系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单兵雷达定位定向系统，主要包括安装在雷达顶部的两个GNSS微小测量型天线和安装在单兵雷达内部的WXJ‑01A MEMS惯导系统；本实用新型的优点在于：采用GNSS卫星定位定向加MEMS INS组合导航，GNSS/INS组合后优势互补，GNSS测量抑制了惯性导航的漂移，而INS对GNSS导航结果进行了平滑并弥补了其信号中断，定位精度可达1.5m，定向精度可达0.2°，有效地解决了雷达开机后电磁环境恶劣对系统工作干扰的影响，提高了单兵雷达测向精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种定位定向系统，具体地说是一种单兵雷达定位定向系统，属于定位定向系统领域。
背景技术
单兵背负式雷达用于陆军战场警戒，通过无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。装备具有体积小、重量轻、能耗低、适应力强、简单易用的特点。由于其体积小，目前其测量方位角的方式一般采用电子罗盘等手段，由于雷达电磁环境较为复杂，测量效果较差，测量精度仅能达到1°以上水平。GNSS可以提供长时间内误差只有几米(单点定位)至厘米（RTK）的高精度位置输出，其输出频率低，典型值大约为5Hz，且基于码的位置输出具有较大的短时噪声，此外GNSS信号会被遮挡或干扰，因此不能依赖GNSS来提供连续导航参数。而INS系统能提供连续、高带宽、长时和短时精度均较高的、完整的导航参数，但是存在误差发散漂移的缺点。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型设计了一种单兵雷达定位定向系统，采用GNSS卫星定位定向加MEMS INS组合导航，GNSS/INS组合后优势互补，GNSS测量抑制了惯性导航的漂移，而INS对GNSS导航结果进行了平滑并弥补了其信号中断，定位精度可达1.5m，定向精度可达0.2°，有效地解决了雷达开机后电磁环境恶劣对系统工作干扰的影响，提高了单兵雷达测向精度。
本实用新型的技术方案为：
单兵雷达定位定向系统，主要包括安装在雷达顶部的两个GNSS微小测量型天线和安装在单兵雷达内部的WXJ-01A MEMS惯导系统；所述惯导系统内置WD420 RTK定位定向接收机，具有BD2天线，接收BD信号，提供精确位置、速度以及定向信息，输出三维位置及方位角信息；所述惯导系统通过内置Kalman滤波器，并与MEMS陀螺仪、加速度计信息进行数据融合，连续实时地解算出单兵雷达方位和位置信息，最终为单兵雷达战场指挥提供精确的测量目标方位和位置信息。
其中，所述MEMS陀螺仪为三轴陀螺三轴加速度计，所述三轴陀螺三轴加速度计与中央处理单元电连接，所述中央处理单元进行航向、位置、速度输出，并与双天线定向接收机的航向、位置、速度外部观测数据整合至所述Kalman滤波器，所述Kalman滤波器进行估计误差反馈控制至所述中央处理单元。
WXJ-01A MEMS惯导系统通过W420DH北斗差分定位定向接收机得到的载体位置和方位角信息，利用Kalman组合导航算法将陀螺、加速度计、磁航向计输出信息进行数据融合，最终得到载体（机舱）三维位置坐标、三维速度、三维加速度、航向角、滚动角及俯仰角。
所述雷达包括雷达主体结构，所述雷达主体结构设置在雷达方位座上，所述雷达主体结构的两侧设有可折叠支撑杆，所述可折叠支撑杆的端部设有天线，所述天线与EMC连接器相连，所述EMC连接器通过接收机馈线与WXJ-01A MEMS惯导系统相连，所述IMU还通过电源及信号线与雷达相关设备相连，便于使用。
所述电源及信号线设有屏蔽外套；所述接收机馈线设有馈线屏蔽外套。所述雷达主体结构的两侧设有支撑杆导槽，所述可折叠支撑杆设有导向杆，所述导向杆的端部设有在所述支撑杆导槽内，使用方便。
本实用新型的优点在于：采用GNSS卫星定位定向加MEMS INS组合导航，GNSS/INS组合后优势互补，GNSS测量抑制了惯性导航的漂移，而INS对GNSS导航结果进行了平滑并弥补了其信号中断，定位精度可达1.5m，定向精度可达0.2°，有效地解决了雷达开机后电磁环境恶劣对系统工作干扰的影响，提高了单兵雷达测向精度。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例的安装结构示意图；
图2为本实用新型实施例的工作原理图；
图3为本实用新型实施例WXJ-01A MEMS惯导系统的结构图；
图4为本实用新型实施例kalman滤波框图。
具体实施方式
以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1-4所示，一种单兵雷达定位定向系统，主要包括安装在雷达顶部的两个GNSS微小测量型天线4和安装在单兵雷达内部的WXJ-01A MEMS惯导系统；所述惯导系统内置WD420 RTK定位定向接收机（即附图2中的W420DH北斗差分定位定向接收机2#），具有BD2天线，接收BD信号，并由直流电源供电，提供精确位置、速度以及定向信息，输出三维位置及方位角信息；所述惯导系统通过内置Kalman滤波器，并与MEMS陀螺仪、加速度计信息进行数据融合，连续实时地解算出单兵雷达方位和位置信息，最终为单兵雷达战场指挥提供精确的测量目标方位和位置信息。其中，所述MEMS陀螺仪为三轴陀螺三轴加速度计，所述三轴陀螺三轴加速度计与中央处理单元电连接，所述中央处理单元进行航向、位置、速度输出，并与双天线定向接收机的航向、位置、速度外部观测数据整合至所述Kalman滤波器，所述Kalman滤波器进行估计误差反馈控制至所述中央处理单元。
WXJ-01A MEMS惯导系统通过W420DH北斗差分定位定向接收机得到的载体位置和方位角信息，利用Kalman组合导航算法将陀螺、加速度计、磁航向计输出信息进行数据融合，最终得到载体（机舱）三维位置坐标、三维速度、三维加速度、航向角、滚动角及俯仰角。
惯导系统中央处理单元运行嵌入式软件，其中，惯导系统软件为现有软件，软件版本号为WGD 1.0.0。
所述雷达包括雷达主体结构，所述雷达主体结构设置在雷达方位座6上，所述雷达主体结构的两侧设有可折叠支撑杆1，所述可折叠支撑杆1的端部设有天线4，所述天线4与EMC连接器5相连，所述EMC连接器5通过接收机馈线7与WXJ-01A MEMS惯导系统相连，所述IMU还通过电源及信号线8与雷达相关设备10相连。所述电源及信号线8设有屏蔽外套9；所述接收机馈线设有馈线屏蔽外套2。所述雷达主体结构的两侧设有支撑杆导槽3，所述可折叠支撑杆1设有导向杆，所述导向杆的端部设有在所述支撑杆导槽3内，使用方便。
本实用新型具有如下优点：
（1）适用范围广。可采用GPS/BDⅡ双模卫星导航系统，高跟踪灵敏度，在街道、丛林等复杂环境也具有很高的定位能力。同时配置的双天线接收机具备短基线（2m）快速定向能力（60s），可以输出高可靠性的航向及水平姿态信息。
（2）组合模式多。航向姿态参考系统内部具有垂直陀螺、零速修正、惯性/卫星等多种组合多种组合模式，可以实现高可靠性的参数输出；同时，系统具备外接DVL、里程计、深度计、空速表等辅助设备进行组合导航定位（形变测量）功能。
（3）适应能力强。系统采用硅微MEMS器件，抗振动冲击能力强，-40℃～+60℃全温工作。
（4）性能指标优。组合导航水平姿态0.1（rms），位置精度（形变测量）达到1.5厘米（RTK），速度优于0.1m/s（rms），体积85mm×65mm×48.5mm（不含安装耳），重量不大于250g。
（5）体验好。支持RS-422、RS-232串口，支持输出速率可调，支持在线上传程序/参数，支持12V～36V宽电压供电。
Claims (4)
1.单兵雷达定位定向系统，其特征在于：主要包括安装在雷达顶部的两个GNSS微小测量型天线和安装在单兵雷达内部的WXJ-01A MEMS惯导系统；所述惯导系统内置WD420 RTK定位定向接收机，具有BD2天线，接收BD信号；所述惯导系统通过内置Kalman滤波器，并与MEMS陀螺仪、加速度计信息进行数据融合，连续实时地解算出单兵雷达方位和位置信息，最终为单兵雷达战场指挥提供精确的测量目标方位和位置信息。
2.根据权利要求1所述的单兵雷达定位定向系统，其特征在于：所述MEMS陀螺仪为三轴陀螺三轴加速度计，所述三轴陀螺三轴加速度计与中央处理单元电连接，所述中央处理单元进行航向、位置、速度输出，并与双天线定向接收机的航向、位置、速度外部观测数据整合至所述Kalman滤波器，所述Kalman滤波器进行估计误差反馈控制至所述中央处理单元。
3.根据权利要求1所述的单兵雷达定位定向系统，其特征在于：所述雷达包括雷达主体结构，所述雷达主体结构设置在雷达方位座上，所述雷达主体结构的两侧设有可折叠支撑杆，所述可折叠支撑杆的端部设有天线，所述天线与EMC连接器相连，所述EMC连接器通过接收机馈线与WXJ-01A MEMS惯导系统相连， IMU还通过电源及信号线与雷达相关设备相连。
4.根据权利要求3所述的单兵雷达定位定向系统，其特征在于：所述电源及信号线设有屏蔽外套；所述接收机馈线设有馈线屏蔽外套；所述雷达主体结构的两侧设有支撑杆导槽，所述可折叠支撑杆设有导向杆，所述导向杆的端部设有在所述支撑杆导槽内。
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Cited By (1)
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| CN114235003A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-25 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种机载雷达天线运动参数的解算方法及测姿系统 |
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2019
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| CN114235003B (zh) * | 2021-11-16 | 2023-08-18 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种机载雷达天线运动参数的解算方法及测姿系统 |
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