TW591241B - Improved positioning and data integrating method and system thereof - Google Patents

Description

591241 五、發明說明（1) 相關的專利申請· 本申請書為正式申請書，其申請號為：60/257,516， 申請曰期為2 0 0 0年1 2月2 3曰。本申請為已批准申請的改 進，其申請號為：09/374,480， 申請曰期為1999年8月 13曰〇 發明說明 本發明的領域

本發明係一般定位和數據整合方法和系統，更具體地 講係一種改進的個體手持式應用的定位和數據整合方法和 系統，例如，空中、地面和水中運載體。該方法應用全球 定位系統/慣性測量組件配以可選的其它導航設備，來獲 得運載體之位置，速度，姿態，載體加速度，和轉動信 息，並把這些信息分配給其它的子系統，例如，飛行管理 系統，飛行控制系統，自動相關監視系統，駕駛艙顯示系 統，加強型地面鄰近告警系統，氣像雷達，和衛星通信系 統。

相關方法的描述 在個體手持式應用和各種車輛的定位和數據整合方法 和系統設計中存在著一些困難問題，飛機的航空電子也一 樣。商用飛機航空電子系統，例如多個雷達，導航系統，

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ί ϋί ΐ統駕駛艙顯示系統，變得越來越複雜。每個 需要飛行員的ι照，特別是處於危機 ίπί::, ί甚者，當飛行員對專有控制的可能性受 】駕，艙工間限制時，這個任務是很複雜的。 1 官f系$(fms)包括飛行導航管理，飛行計劃， 機：；: f ί器和導引律。飛行器之FMS與測量系統和 Ξ i::ΐ η:同作用，來操縱飛行器沿軌跡飛行， 裝s了用二飛行和接近操作。今天先進的飛行器 ί的飛行管理電腦和使飛行器沿這些軌 跡版订的組合控制系絲， 導引功能由FMS來完成因而在使直此接：作費用降至最小。 律和自動軌跡跟蹤控制規成律（^if應用中，巡航控制規 包括在FMS中。這樣以來它們斑導= 轉)也被 近和著陸階段，FMS通過軌跡^ μ引規律緊饴偶〇 。在接 置。因為橫向誤差和相對位置十低异獲得飛行器之最優位 此需要精破導引和控制。;f偏移對導引精度很敏感，因 大程度上決定了飛行器接^上1FMS中導引功能之精度很 務處理。然而，考慮操作和=陸之性能以及其他重要任 自動飛行控制系統（F C S )中，品的重要處理功能應包括在 内環這樣的功能通常由自動#而不是FMS中，因為像高通帶 所以，人們總希望避免在制系統（FCS)來處理。 可以用FMS中獨立的處理器來::合這些功能，即使它們 赫- ：2 : ^ : t 兹’慢控制環為50赫兹，選50 赫炫作為主框架來以2 0毫秒p & 足新主框架。傳感器輸入為

591241 五、發明說明（3) 2 0 0赫茲。如果它被選為次框架，那麼次框架為5毫秒。其 他50赫茲的子系統有導引命令，FCS數據輸入，FCS數據輸 出，及作動伺服命令。在每一個主框架中，傳感器輸入更 新四次，快控制環計算兩次。慢控制環，導引命令，FCS 數據輸入，FCS數據輸出，及作動伺服命令各更新一次。 飛行管理系統和飛行控制系統，以及其他航空電子系 統不斷增加的複雜性需要航空電子系統之整合設計，或整 合之航空電子系統。例如，可以預料新一代之民用飛機將 應用集成模塊電子系統，作為這些飛機電子系統結構之不 可分割之一部分。集成模塊電子系統系列使得集成電子系 統可以共享如處理，輸入/輸出，内存，和電源發生這樣 的功能。新一代民航機的飛行甲板將加入先進功能如平面 顯示螢幕，而不是陰極射線管（CRT)，用於顯示飛行，導 航及發動機信息。 慣性器件，顯示，及超大規模超高速集成電路技術之 發展使得可用全數字慣性參考系統（I n e r t i a 1 R e f e r e n c e System, IRS)為民用航空器設計導航系統。IRS與一個典 型的運輸機飛行管理系統接口。該系統主要輸出為線加速 度，角速率，俯仰橫滾姿態，和北東地速度數據，用來作 為輸入到運輸飛行控制系統。 慣性導航系統由一個慣性測量組件，一個處理器，和 一個嵌入式導航軟體組成。通過應用從機上慣性器件得到 之載體比力和轉動速率測量，數字式地解牛頓運動方程而 得到位置解。機上慣性器件由加速度計和陀螺組成，與相

591241 五、發明說明（4) 關的硬體及電子電路構成慣性測量組件。 慣性導航系統可由框架式或者捷聯式機械結構實現。 在框架式慣導系統中，加速度計和陀螺被安裝在一個支架 平台上，傳感器與載體的轉動隔離，把測量及導航計算保 持在一個穩定的導航坐標系中。可能的導航坐標系包括地 心慣性系（E C I )，地心地球系（E C E F )，當地水平北東地 (NED )系，和當地水平游移方位系。在捷聯式慣導系統 中，慣性傳感器剛性地安裝在載體系上，一個坐標轉換陣 (解析平台）被用來把表達在載體系上的加速度和轉動測量 變換到導航系，在穩定的導航系中作導航計算。框架式比 捷聯式慣導系統更精確和易於校正。捷聯式慣導系統可處 於高動態狀態下，如大速率轉動機動，使慣性傳感器的性 能受影響。然而，由於低成本與可靠性，隨著新型陀螺和 加速度計的出現，捷聯式慣導系統正成為主導機械編排。 原理上講，通過初始化起始位置和一個對準後，慣性 導航系統允許純粹的自主運行並輸出連續的載體位置，速 度和姿態數據。除了自主運行外，慣性導航系統的其它優 點包括完整之導航解和寬通帶。然而，慣性導航系統成本 高，且長時間上存在漂移。這意味著位置誤差隨時間增 長。這一誤差傳播特性主要由它的慣性傳感器誤差源引 起，例如陀螺漂移，加速度計零偏，和刻度係數誤差。 在前面的專利申請中發明了飛機航空電子系統的定位 和數據整合的創新方法和系統的設計，發明名稱為’’運載 體導航定位和數據整合之方法與系統”，其申請號為：

591241 五、發明說明（5) 09/374,480 ，申請日期為1999年8月13日。雖然前面的專 利可以用於陸地、空中和水中的運載體，這裡提供了前面 的專利在陸地和水中的運載體以及手持設備的特定嵌入方 法。 發明總結 本發明之主要目的是提供一個改進的運載體定位和數 據整合方法與系統，該方法與系統用一個控制板來管理和 分配導航數據及慣性傳感器數據給空中、陸地和水中的運 載體上子系統。

本發明之另一目的是提供一個改進的手持應用定位和 數據整合方法與系統，其中控制面板管理和分配導航數據 和慣性傳感器數據到顯示設備和無線通訊設備。 本發明之又一目的是提供一個改進的空中、陸地和水 中運載體定位和數據整合方法與系統，其中一個、多個或 所有的下列設備：高度測量設備、指北儀、速度傳感器、 地形數據庫和目標檢測系統接口和全球定位系統/慣性測 量組件組合導航系統協調，增強位置解和控制性能以適應 各種應用。

本發明之又一目的是提供一個空中通用的運載體定位 和數據整合方法與系統，該方法與系統中飛行管理系統從 一高度測量單元輔助下的全球定位系統/慣性測量組件組 合導航系統得到位置、速度、姿態和時間，以進行飛行管 理。

第9頁 591241 五、發明說明（6) 本發明之又一目的是提供一個空中通用的運載體定位 和數據整合方法與系統，該方法與系統中飛行控制系統從 一高度測量單元輔助下的全球定位系統/慣性測量組件組 合導航系統得到運載體姿態和速度、運載體的加速度和轉 動數據，以進行飛行控制。 本發明之又一目的是提供一個空中通用的運載體定位 和數據整合方法與系統，該方法與系統中自動相關監視系 統從一高度測量單元辅助下的全球定位系統/慣性測量組 件組合導航系統得到運載體位置和時間數據，以報導運載 體位置。

本發明之又一目的是提供一個通用的空中運載體定位 和數據整合方法與系統，該方法與系統中駕駛艙顯示系統 從一高度測量單元輔助下的全球定位系統/慣性測量組件 組合導航系統獲得載體位置，姿態，航向，速度和時間數 據來顯示導航信息。 本發明之又一目的是提供一個通用的空中運載體定位 和數據整合方法與系統，該方法與系統中加強型地面累加 告警系統從一高度測量單元輔助下的全球定位系統/慣性 測量組件組合導航系統獲得載體位置，速度和航向時間數 據來查詢地形數據，並預測運輸路徑。

本發明之又一目的是提供一個通用的空中運載體定位 和數據整合方法與系統，該方法與系統中氣像雷達從一高 度測量單元輔助下的全球定位系統/慣性測量組件組合導 航系統獲得平台姿態及載體加速度數據來穩定氣像雷達天

第10頁 591241 五、發明說明（7) 線。 本發明之又 和數據整合方法 目的 與系統 一高度測量單元輔助下 合導航系統獲得載體位 星。 通過應用最新的慣 測量單元辅助下的全球 系統，以及先進的總線 決航空電子系統整合中 於現代航空電子系統設 度，可靠性，小體積， 護，及便於修改。 是提供一個通用的空中運載體定位 ，該方法與系統中衛星通信系統從 的全球定位系統/慣性測量組件組 置及姿態數據來把通信天線指向衛 性器件，全球定位系統技術，高度 定位系統/慣性測量組件組合導航 和計算技術，本發明可從根本上解 遇到的問題。本發明平衡了多個加 計與製造上的要求：低成本，高精 輕重量，低功耗，易於操作和維 圖號說明： 1 1 -飛行管理系統 1 2 -飛行控制系統 1 3 -自動相關監視系統 1 4 -通用導航與控制盒 1 5 -數據總線 1 6 -駕駛艙顯示系統 1 7 -加強型地面鄰近告警系統 1 8 -氣像雷達 2 0 -慣性測量組件 3 1 -氣壓表 3 3 -空氣數據傳感器 3 5 -目標檢測系統 1 9 -衛星通信系統 3 0 -高度測量器件 32-雷達高度計 3 4 -地形數據庫 3 6 -無線通訊設備 «

591241 五、發明說明 37-43 -4 5 -50-51 -53 -55 -61 -63-70-72 -81 -83- 93- 94- (8) 顯示設備 變頻器 信號處理器 中央導航與控制處理 公用内存卡 控制板 公用總線 模擬信號接口 脈衝信號接口 高度接口和處理板 雷達高度計接口 I N S處理器 卡爾曼遽波器 空氣數據接口和處理 目標檢測系統接口與 4 0 -全球定位系統處理器 44- IF採樣及A/D轉換器 46-振盪器電路 器 5 2 -總線裁決器 5 4 -總線接口 60-IMU接口和處理板 6 2 -串行信號接口 6 4 -並行數字信號接口 7 1 -氣壓表接口 8 0 -導航處理板 8 2 -載波整相位模糊解模塊 9 0 -處理板 板 處理板 451-Q用多普勒頻移去除器 452 454 456 61 1 613 621-RS-485 接 口電路 6 3 1 -加減脈衝分離電路 633 -相關器 -微處理器 -編碼器 多通道低通遽波器 定時電路 總線接口電路 4 5 3 -累加器 4 5 5 -載波數字控制振盪器 4 5 7 -碼數字控制振盪器 61 2-多通道AD轉換電路 614-DMA 接口 622-中斷電路 632 -多通道頻率-數字電路 6 3 4 -中斷電路

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五、發明說明（9) 6 4 1 -總線接口電路 7 1 1 -低通；慮波器 7 1 3 -定時電路 7 2 1 -數據融合模塊 81 1-IMU誤差補償模塊 8 1 3 -文態位置速度計算 8 1 4 -變換矩陣計算模塊 815 -地球與栽體轉動速 8 2 2 -最小二乘調整模塊 8 2 4 -電離層模型 8 2 6 -衛星預測模塊 8 3 1 -殘差監控模塊 8 3 3 -計算最優增益模塊 8 3 5 -預處理模塊 8 3 7 -GPS誤差補償模塊 8 3 9 -更新狀態向量模塊 3202 -聲速度傳感器 3 2 0 4 -里程計接口 3 5 Ο 1 -圖像 3503 -設計數據鍵 64 2 -中斷電路 712-A/D轉換電路 714-DMA 接口 7 2 2 -地形數據庫 8 1 2 -坐標變換計算模& 模塊 8 2 1 -幾何距離計算模塊 率計算模塊 823 -衛星時鐘模型 8 2 5 -對流層模型 8 2 7 -搜索空間確定模塊 8 3 2 -協方差傳播模塊 8 3 4 -方差更新模塊 8 3 6 -狀態向量預測模塊 8 3 8 -計算測量殘差模塊 3 2 0 1 -RF速度傳感器 3 2 0 3 -激光速度傳感器 3 3 0 2 -探測器 3 5 0 2 -傳感器

優選方案之詳細說曰月 本發明提供了一種改進的通用定位和數據整合方法和 系統，它採用一個控制板為空中、陸地和水中運載體的子

第13頁 591241 五、發明說明（10) 系統管理和分配導航數據和慣性傳感器數據。 本發明的方法和系統能應用於手持式應用，它採用一 個控制板為顯示設備和無線通訊設備管理和分配導航數據 和慣性傳感器數據。 本發明的方法與系統應用於全球定位系統/慣性測量 組件組合導航系統’其中一個、多個或所有的下列設備： 高度測量設備、指北儀、速度傳感器、地形數據庫和目標 檢測系統接口和全球定位系統/慣性測量組件組合導航系 統協調，增強位置解和控制性能以適應各種應用。 一般的講’慣性導航系統（Inertial Navugation System, INS)精度之改進可通過採用高精度慣性器件或用 φ 外部數據加以補償。開發和製造慣性器件的成本隨著精度 水平的提高而增加。新的慣性傳感器技術和電子技術的進 步使得有低成本慣性傳感器可供使用，例如微電子機械系 統（Microelectromechanicai， MEMS)慣性傳感器。微電子 機械系統慣性傳感器借用半導體工藝過程在矽片上製作微 小的傳感器和作動器。這些新慣性傳感器的精度可能不如 傳統的傳感器’但它們在成本，體積，重量，熱穩定性， 和寬動態範圍方面$遠超過傳統的慣性傳感器。 本發明採用有高度測量單元偶合之組合全球定位系統 /慣性測量組件來提供連續的高精度的載體定位，高精度 的妾態確定，平台體加速度和轉動數據，以及時間數據輸鲁 出。這些數據由一個控制板來管理和分配。 本發明與傳統系統相比有很多優點，例如本發明應用

第14頁 591241 五、發明說明（11) 於空中運載 1 .慣性導航 時間漂移影 長期高精度 南精度的長 2. 組合全球 合，例如氣 度。 3. 從慣性測 系統處理器 縱’用來提 塞高動態環 4. 來自有高 量組件之南 模糊解。通 相位數據可 航解。 5. 陀螺和加 加速度基本 分配給飛行 加之陀螺和 6. 機上飛行 獲得載體位 附加的導航 器的優 導航系 響，導 導航性 期和短 定位系 壓高度 量組件 ，以輔 高全球 境中。 度測量 越性包括 統具有短 致長時間 能。這兩 期導航解 統慣性測 計或雷達 獲得的速 助全球定 定位和慣 時間高精度定位能力，但受長 導航解很差。全球定位系統有 種獨立系統之組合，可望獲得 〇 量組件於一高度測量單元偶 高度計，來改善垂向定位精 度和加速度被反饋到全球定位 位系統衛星之載波相位及碼跟 性導航系統性能，特別在重阻 之組合全球定位系統/慣性測 來輔助全球定位系統載波相位 全球定位系統處理器來的載波 被混合在一個卡爾曼濾波器中，進一步改善導 單元偶合 精度導航解被用 過這一方法，從 速度計 數據。 控制系 加速度 管理系 置，速 辅助。 提供飛行 這些數據 統。這樣 統從通用 度，姿態 控制系統所需之平台體轉動及 連同平台速度和姿態信息一起 一來，飛行控制系統不需要附 導航與控制盒之控制板上直接 ，和時間數據，因此它不需要

第15頁 "^241 友、發明說明（12) 亩機上自動相關監視系統從通用導航與控制盒之控制板上 ^接獲得載體位置和時間數據，因此它不需要附加的導航 補助和時鐘。 I通用導航與控制盒提供載體位置，速度，和姿態數據， 並把這些數據分配給加強型地面鄰近告警系統，以提高它 的功能與性能。這樣一來，機上加強型地面鄰近告警系統 不需要附加的導航辅助來提供載體位置，速度，和姿態信 息0

9 ·通用載體導航與控制盒把從I MU加速度計組件得到之加 迷度數據，連同平台姿態信息，分配給氣像雷達。這些數 據用來穩定雷達天線系統，因此省去了附加的加速度計和 姿態傳感器。 1 〇 ·通用載體導航與控制盒之控制板分配平台位置和姿態 給衛星通信系統。這些數據用來把通信系統天線指向通信 衛星，因此省去了附加的指向系統和姿態傳感器。

如第一圖，通用導航與控制盒1 4連接於數據總線1 5。 數據總線15為一標準總線，如MIL 1 5 5 3B總線，ARINC42 9總 線，A R I N C 6 2 9總線。飛行管理系統1 1 ，飛行控制系統1 2， 自動相關監視系統1 3，駕駛艙顯示系統丨6，加強型地面鄰 近告警系統1 7，氣像雷達1 8，衛星通信系統丨9也被連接於 數據總線15。數據總線15負責通用導航與控制盒14與飛行 管理系統11 ’飛行控制系統12 ’自動相關監視系統13，駕 跌搶顯示系統16加強型地面鄰近告警系統17，氣像雷達 1 8，衛星通信系統1 9之間的數據傳輪。

第16頁 591241 五、發明說明（13) ' 如第二圖所示，通用導航與控制盒丨4包含慣性測量組 件2 0 ’高度測量器件3 0，全球定位系統處理器4 〇，它們分 別連接與中央導航與控制處理器5 〇。中央導航與控制處理 Is 5 0連接於數據總線1 5。 如第三圖所示’中央導航與控制處理器50包含IMlJ接 口和處理板60，高度接口和處理板7〇，導航處理板80，公 用内存卡5 1 ，總線裁決器5 2，和控制板5 3，它們通過公用 總線5 5互相連接。中央導航與控制處理器5 〇進一步包含總 線接口 5 4，以提供控制板5 3與數據總線1 5之間的連接。 如第一圖、第二圖、第三圖、第四圖、第五圖—A 、第 六圖-A 、第七圖、第八圖、第九圖、第十圖、第十一圖、 第十二圖、第十三圖、第十六圖、第十七圖及第十八圖所 示’表達了本發明第一優選實現方案，其包含以下步驟： 1 ·進行G P S處理和接收G P S測量，包括來自全球定位系 統處理器4 0的偽距，載波相位，多普勒頻移，和時間。它 們被送到中央導航與控制處理器5 〇之導航處理板8 〇。 2 ·接收來自慣性測量組件2 〇之慣性測量，包括機體角 速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為機體 加速度和轉動之數字量，並通過公用總線5 5把它們送到導 航處理板80和控制板53。 3 ·從高度測量器件3 0接收高度測量，用高度接口和處 理板70轉換其為數字量之平均海拔（Mean Sea Level， M S L )高度，並通過公用總線5 5把它們送到導航處理板8 〇和

第17頁 591241 五、發明說明（14) 控制板53。 4.用慣性導航系統INS處理器進行INS處理。 5 ·在卡爾曼濾波器8 3中混合I NS處理器8 1輸出，高度 測量，和GPS測量。 6 ·反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I N S處理器8 1 ，以修正 I NS導航解。 7·從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球定位 系統處理器4 〇之信號處理器4 5，用於辅助全球定位系統衛 星信號碼及載波相位跟蹤。 8·把全球定位系統處理器4 〇之信號處理器4 5輸出，

I NS處理器8 1輸出，卡爾曼濾波器83輸出，注入載波整相 位巧糊解模塊82，以確定全球定位系統衛星信號載波相位 整模糊數。 9.從載波整相位模糊解模塊82輸出載波相位整糊數仏 卡爾曼濾波器8 3，以進一步改善定位精度。 ° _ 1 0 ·通過公用總線5 5把導航數據：平台速度，位置， 高度’航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 行管丨』.二台速度，"置’姿態’航向和時間數軸 行二送二台速度…’機體加速度和轉動數據給飛

;3 台位置和時，數據给自動相關監視系統13。 14 ·送平台速度，位置，和姿離數 近告警系統17。 數據給加強型地面鄰

i 4.¾ 591241 五、發明說明（15) 1 5 ·送平台姿態和機體加速度數據給氣像雷達丨8。 + 1 6 ·送平台位置和姿態數據給衛星通信系統丨g。 (Ί中’GPS衛星在L1波段以高頻（Radio Frequency， 發送粗捕獲碼（C/A)和精確碼（P):

Sn (0 = ^2fcCA{t)D{t) 005(0),/ + 0) + ^lFpP{t)D{t) sin(^1 t + φ) GPS衛星在L2波段以高頻發送精確碼p ··

Sl2(t) = ^2P2P(t)D(t) cos(〇)2r + 02) α、、《公式中ω 1為L1載波角頻率，必為小相位噪聲和振盪 移为量為C/A#號功率，Pp為P信號功率，D(t)為導 ， 據’CA(t)為C/A碼，P(t)為P碼，為L2載波角頻 ^ P2疋L 2 - P彳s號功率’ 0 2為小相位噪聲和振盪器漂移分 "S 0 在步驟1中，如第五圖-A所示，在全球定位系統天線 4 1 i收到的高頻信號分別為： ^ \ ⑺=- τ)Ζ)⑴⑽⑽ + )r + 0)] + ⑴邱)咖㈣ + % )ί + Φ)] (〇 =\j2KP(t - r)D(t) cos[(^2 + ω Jr + φ2)] 公式中f是碼延遲，是多普勒角頻率。 ^ 在步驟1中’如第五圖-A所示，收到的GPSRF信號由一 刖置玫大電路42加以放大。放大後之GpsRF信號被送到全

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，，位系統處理器40之下變頻器43。變頻器43變換 信信號被IF採樣及A;D轉換 裔處理，把IF^號轉換為信號包絡之“正 採樣及A/D轉換器44十，作為模擬信號的IF信號，先用在^ ，^濾波器過濾，然後採樣，最後由模擬信號轉換為數字 俏號A/D。數字信號被輸入一信號處理器45，以提取調整 在GPS信號生的導航數據，如GPS衛星星歷，大氣參數，襟 星時鐘參數，和時間信息。信號處理器4 5也處理從丨F採樣 及A/D轉換器44來的數字數據，以推算偽距，載波相位， 和多普勒頻移。在全球定位系統處理器4〇中，振盈器電路 46為下變頻器43，IF採樣及A/D轉換器44，和信號處理器 4 5提供時鐘信號。

如第五圖- A，在步驟1中，信號處理器4 5輸出g P S測 量，包括偽距，載波相位，和多普勒頻移給導航處理板 80。在步驟7中，信號處理器45從導航處理板80接收速度 和加速度信息，以進行外部速度-加速度辅助碼和載波相 位跟蹤。 如第六圖-A，在步驟1中，偽距測量從g P S碼跟蹤環得 到。GP S碼跟蹤環包含相關器4 5 2，累加器4 5 3，微處理器 454，碼數字控制振盈器（Numerical Controlled

Oscillator， NC0)457，和編碼器456。多普勒頻移和載波 相位測量從衛星信號載波相位跟蹤環得到。載波相位跟蹤 環包含多普勒頻移去除器4 5 1 ，相關器4 5 2 ，累加器4 5 3 ， 微處理器45 4，載波數字控制振盪器（NC0 ) 4 5 5。

第20頁 591241 五、發明說明（17) 如第六圖-A，在步驟1中，從IF採樣及AD轉換器44來 的數字數據I和Q用多普勒頻移去除器451處理，以去除調 制在GPS信號上的多普勒頻移。載波跟蹤環用多普勒頻移 去除器451來跟縱進來信號的相位和頻率。多普勒頻移去 除由一個單邊帶調制器之數字實現來完成。載波數字控制 振蘯器（NC0)455以它的基於輸入頻率數的時鐘速度累計相 位。每次當累加器溢出時，產生一個新的週期。它做此事 所用時間即是一循環週期。載波數字控制振盪器NC〇4 5 5由 從振盪器電路4 6來的時鐘和從微處理器454來的頻率增量 來驅動。載波數字控制振盪器NC045 5輸出參考相位（ 和Qref)之IQ正交分量。參考相位被輸出到多普勒頻移去 除器451 。 如第六圖-A ’在步驟1中，通過多普勒頻移去除的GpS 信巧被送到相關器4 5 2，進行相關處理。累加器4 5 3接著相 關，4„5 2完成後相關處理，並在微處理器處理前，對相 關# Ϊ ί量12和Q 2進行過滤。累加處理是相關採樣在τ秒 上的簡單累加。這裡Τ通常是一個CA碼1毫秒的週期長度。 =加結果13和Q3被微處理器4 54收集存儲。累加器453被騰 二’產生一種信號分量的累加-騰空濾波。 ^第六圖所示，在步驟1中，在相關器452中使用的

石f f ί編碼器4 5 6。編碼器4 5 6由來自振盪器46料鐘和來 自微處理器4 5 4 &秘县；ίa y 4 μ 4的增1延遲來驅動。編碼器45Θ負責C/Α碼 和碼的產生。累加器4 5 3由碼NC045 7產生的時鐘驅動。碼 NC04W由振盈器46和微處理器4 5 4驅動。瑪Ν/〇4 57也驅動$

591241 五、發明說明（18) 編碼器4 5 6。 如第六圖-A，在步驟7中，微處理器454接收來自累加 器453的數據，和來自導航處理板8〇的速度和加速度數 據，用於進行環濾波採樣處理，鎖定檢測，數據恢復，和 測量處理。這一工作模態被稱為速度-加速度輔助載波相 位及碼跟蹤。在步驟1中，微處理器454輸出GPS測量，包 括偽距’載波相位，多普勒頻移，以及時間信息給導航處 理板80。 如第六圖-A所示，在步驟1中，在信號處理器信號跟 蹤環中，當GPS跟蹤誤差大於信號跟蹤環跟蹤帶寬時，發 生GPS衛星信號的丟失。跟蹤環失鎖狀態主要由收到衛星 信號的低信噪比SNR和多普勒頻移引起。前者可能由輸入 噪聲或阻塞產生。後者，多普勒頻移，由載體的高速運動 引起。一般地講，跟蹤環帶寬的增加可以改善鎖相環PLL 在高動態下的跟蹤能力，但同時使GPS接收機的抗干擾能 力變壞，因為更多的不需要對噪聲信號被允許進入GPS信 號跟蹤環。用修正的慣性導航INS解來輔助GPS信號是為了 在GPS跟蹤環帶寬和抗阻塞能力之間獲得一個最優平衡。 如第六圖-A，在步驟7中，修正的慣性導航速度-加速 度信息輔助G P S P L L回路的目的是快速準確地在一個足夠短 的估計週期上估計中頻信號0 !(t)的載波相位。0〆t)近 似地以下式表示 θΙ(0 = θΙ0^ωΙ0ί^ϊΙ〇ΐ

591241

這樣問題變成估計上式的參數。描述飛行體動態特性 的速度_加速度信息，被轉換為視線L〇s速度加速度信息。 所以，中頻信號載波相位的估計可用以下L 〇 s速度-加速度 值公式表示： & Λ Θ [t、二 b'V L0S t 十 b〆0311 + b、aLOSP+·. · 式中（t^，b2，b3)為與載波頻率有關的常量和光速，由下式 給出 1 c ~ C 3c VLQS，ALQS和aLGS對應於衛星和接收機之間沿L〇s之速度， 加速度和加加速度。所以，辅助pLL環的跟蹤和抗干擾能 力嚴重地依賴VL()S和人⑽的估計精度。VLQS和alos由來自INS 處理器8 1的速度和加速度信息來計算，然後結合到微處理 器4 5 4的回路濾波器中。 如第六圖-A，在步驟1中，信號處理器45的碼跟蹤環 跟蹤到來之直接序列擴頻信號的碼相位。碼跟蹤環提供了 機大化收到信號和内部產生的及時碼之間相關所需的時間 偏移值的估計。微處理器4 5 4用時間延遲信息來計算初始

591241 五、發明說明（20) 載體衛星之間距離估計，也就是偽距。步驟7中，來自導 航處理板80的速度和加速度信息被轉換為LOS速度和加速 度（VLGS *ALGS)，用於精確地估計碼延遲。這樣以來，提高 了動態性能和抗阻塞能力。 I M U接口和預處理板6 0包括权擬信號接口 6 1 ’串行信 號接口 6 2，脈衝信號接口 6 3，和並行數字信號接口 6 4，安 裝在慣性測量組件2 0和公用總線5 5之間。它們用來把從慣 性測量組件2 0獲得的I MU信號轉換為體加速度和轉動的數 字數據，然後通過公用總線5 5把轉換後之數字數據送到導 航處理板8 0和控制板5 3。 在許多應用中，I MU的輸出為模擬信號，特別是低精 度IMU，它們經常用來與GPS接收機構成組合系統。如第七 圖所示’模擬信號接口61是一個多通道A/D轉換電路板， 用於把模擬I Μ ϋ信號轉換為數字數據。它包含連接於慣性 測量組件20的多通道低通濾波器6丨i ，連接於多通道低通 〉慮波Is 6 1 1與公用總線5 5之間的多通道A D轉換電路β 1 2，及 連接於公用總線5 5的DMA接口 614。模擬接口61進一步包含 定時電路613，連接於多通道AD轉換電路612與㈣人接口 6 之間。 如第七圖所式，在步驟2中 ， 來自慣性測量組件2 〇的 IMU信號由多通道低通濾波器611加以過濾。過濾後之imu 信號被送到多通道A/D轉換電路612。定時電路613 道A/D轉換電路612提供採樣頻率。多通道Α/〇轉換電路Η? 採樣並數字化過濾後的模擬IMU信號。定時電路613也觸發

第24頁 五、發明說明（21) ' " " '

DfA接口 614。多通道A/D轉換電路612採樣後數字化操作 後’ DMA接口 614通過公用總線55通知導航處理板80和控制 板53 ’在公用總線55上來取IMU數據。導航處理板80和控 制板53收到DMA信號後，多通道A/D轉換電路612輸出數字 化的ΙΜϋ數據到公用總線55。 因為許多IMU製造商趨於在IMU中埋入一個高性能的微 處理器來構成所謂的智能型ΙΜϋ，IMU輸出信號由微處理器

通過標準串行總線送出，如RS-422/485，MIL-STD - 1553B 等，如第八圖所示。串行信號接口62是一多通道RS-485通 信控制電路板，以接收串行I Μ ϋ數據。它包含連接於慣性 測量組件2 0和公用總線5 5之間的R S - 4 8 5接口電路6 2 1 ，和 連接於RS-4 8 5接口電路62!與公用總線55之間的中斷電路 6 2 2 〇 如第八圖所示，在步驟2中，RS-485接口電路621從慣 性測量組件2 0接收串行1 Μ ϋ信號。一旦接收操作完成， RS - 485接口電路通知中斷電路6 22。中斷電路6 22接著通過 公用總線55告訴導航處理板80和控制板531 MU數據已經就 緒。導航處理板80和控制板53從中斷電路6 2 2收到中斷信 號後，RS- 48 5接口電路621輸出IMU數據到公用總線55。導 航處理板80和控制板53從公用總線55得到作為機體角速度 和角速度的ΙΜϋ數據。 由於事實上許多高性能陀螺和角速度計提供脈衝輪 出，激光陀螺（RLG)和光纖陀螺（FOG)本質上是數字傳感 器，許多高性能機電陀螺和角速度計有脈衝調制力平衡回

第25頁 ^1241 五、發明說明（22) ，。如第九圖所示，脈衝信號接口63是一多通道頻率一數 字轉換電路板6 3用以接收脈衝I M u信號。它包含連接於慣 性測量組件2 0的加減脈衝分離電路6 3 1，分別連接於公用 總線5 5的總線接口電路6 3 3和中斷電路6 3 4。多通道頻率-數字轉換電路板63進一步包含連接於加減脈衝分離電路 631與總線接口電路633之間的多通道頻率-數字電路632。 如第九圖所示，在步驟2中，從慣性測量組件2 〇，通 過加減脈衝分離電路6 3 1 ’脈衝I M U信號被送到多通道頻率 -數字電路6 3 2，這裡加減脈衝分離電路631對脈衝IMU信號 進行調整。多通道頻率-數字電路632把脈衝IMU信號轉換 為數字信號。一旦轉換完成，數字丨MU信號被送到總線接 口電路6 3 3。總線接口電路6 3 3把數字IMU信號轉換成與公 用總線兼容的數字數據，並送到公用總線5 5。總線接口電 路6 33觸發中斷電路634產生中斷信號。中斷信號通知導航 處理板80和控制板53在公用總線55上IMU數據已經就緒。 有些IMU有嵌入式邏輯電路或微處理器，可輸出並行數字 信號，甚至實現一個標準的並行總線。如第十圖所示，並 行數字信號接口 6 4包含連接於慣性測量組件2 〇與公用總線 5 5之間的總線接口電路6 4 1，和連接於總線接口電路6 4 i與 公用總線55之間的中斷電路64 2。 ' 如第十圖所示，在步驟2中，總線接口電路6 4 1從慣性 測莖組件2 0接收並行I M U信號’並轉換為與公用總線兼容 的數據。收到並行I M U數據後，總線接口電路6 4 1觸發中斷 電路642 ’產生中斷信號’用於從公用總線55通知導航處

第26頁 591241 五、發明說明（23) 理板80和控制板53，IMU數據已經就緒。總線接口電路641 輸出I M U數據到公用總線5 5，導航處理板8 〇和控制板5 3從 公用總線5 5接收I M U數據。 根據可能的I M U輸出信號類型，我們設計了不同類型 的信號轉換板，產生機體加速度和轉動數字數據。這些信 號轉換板被設計成一系列任選模塊，以涵蓋不同的原始 IMU信號輸出。在這個設計中，整個通用運載體導航與控 制盒是可重構的。 眾所周知，全球定位系統垂直精度較差。而全球定位 與慣性系統組合解的長期精度主要取決於全球定位系統的 性能。這意味著，全球定位和慣性組合導航系統不能改善 垂直定位性能。在本發明中，用組合進一個高度測量器件 來改善這一缺點。 有許多不同的高度測量器件，例如氣壓表3 1和雷達高 度計32。高度接口和處理板70包括氣壓表接口 71和雷達高 度計接口 7 2。它們用來把氣壓表3 1和雷達高度計3 2測量轉 換為平台的平均海平面（MSL)高度數字數據。 許多飛機裝了氣壓測量器件，提供飛機的平均海平面 (M S L )高度。如第十一圖所示，氣壓測量器件接口 7丨是一 f多通道A / D轉換電路板，用以把模擬高度信息轉換為數 字數據。它包含一個連接於氣壓表31的低通濾波器711， 連接於低通濾波器71 1和公用總線55之間的A/D轉換電路 712 ’及連接於公用總線5 5的DMA接口 714。氣壓測量器件 接口 71進一步包含連接於A/D轉換電路712和DMA接口 714之

第27頁 591241 五、發明說明（24) 間的定時電路71 3。 古 ^第十一圖所示，在步驟3中，從氣壓表31來的模擬 冋度信號用低通滤波器7 1 1來過濾。過濾後的模擬高度信 號被送到A/D轉換電路712。定時電路713為A/D轉換電路 7 1 2 +提供採樣頻率。a / D轉換電路7丨2採樣並數字化被過濾 的模擬高度信號。定時電路7 13也觸發DMA接口 714。A/D轉 換電路7 1 2採樣和數字化操作後，DMA接口通過公用總線5 5 通知導航處理板8 0和控制板5 3，在公用總線5 5上取高度數 據。導航處理板80和控制板53收到DMA信號後，A/D轉換電 路7 1 2把數字化的高度數據輸出到公用總線5 5上。 許多飛機也裝了雷達局度計，提供飛機相對地面的高 度。雷達高度計所產生的高度稱為地形高度。如第十二圖 所示，雷達高度計接口72包含一個連接於雷達高度計32和 公用總線5 5之間的數據融合模塊7 2 1，及一個連接於數據 融合模塊7 2 1和公用總線5 5之間的地形數據庫7 2 2。地形數 據庫7 2 2通過公用總線5 5接收來自導航處理板8 0的位置信 息。基於當時的位置，數據庫查出地形平均海平面MSL高 度，jt輸出到數據融合模塊7 2 1。 數據融合模塊721結合從雷達高度計32來的地形高度 和從地形數據庫722來的地形尚度產生飛機在平均海平面 MSL上的高度。 依照本發明第一優選方案，第十三圖給出了導航處理 板8 〇。在圖中，從慣性測量組件2 0，全球定位系統處理器 4 0之信號處理器4 5，及高度測量器件3 0來的測量被混合以

第28頁 591241 五、發明說明（25) 導出高精度的導航信息，包括三維位置，三維速度，及三 維姿態。這些數據從I NS處理器8 1輸出，並通過公用總線 5 5傳到控制板5 3。如上所述，速度和加速度信息也被反饋 到全球定位系統處理器4 〇之信號處理器4 5來辅助全球定位 系統衛星信號碼和載波相位跟蹤。 如第十三圖所示，在步*驟2中，來自IMU接口和處理板 6 〇的I M U測量，即載體角速度和加速度，被I N S處理器8 1接 收，用以進行慣性導航處理。 如第四圖所示，在步驟2中，來自IMU接口和處理板60 的I M U測量，即載體角速度和加速度，被通過公用總線5 5 送到控制板53。 如第十三圖所示，在夕驟3中，來自高度接口和處理 板7 0的高度測量被卡爾曼滤波器8 3接收用以進行組合；慮波 處理。 如第四圖所示，在步驟3中，來自高度接口和處理板 7 〇的高度測量被通過公用總線5 5送到控制板5 3。 如第十三圖所示，在夕驟5中，全球定位系統處理器 4 0之微處理器4 5 4輸出偽距，多普勒頻移，全球定位系統 衛星星歷，以及大氣數據到卡爾曼濾波器8 3。卡爾曼濾波 器83整合從INS處理器81 ，高度接口和處理板7〇，載波相 位整模糊解模塊4 2，及全球定位系統處理器4 0之微處理器 454來的數據，導出位置誤差，速度誤差，和姿態誤差。 在步驟4中，I NS處理器8 1處理慣性測量，即機體角速度和 加速度，以及來自卡^曼濾波器83的位置誤差，速度誤

1S9 第29頁 591241 五、發明說明（26) ’和姿態誤差來導出修正的導航解。導航解包括三維位 Y二維速度，及三維姿態。這些數據被輸出到卡爾曼濾 ;器8 3。另一方面’在步驟十中，這些數據被通過公用總 '線55送到控制板5 3。 如第十六圖所示，INS處理器81包含IMU誤差補償模塊 8 1 1，坐標變換計异模塊8 1 2，姿態位置速度計算模塊 8 1 3，變換矩陣計算模塊§ 1 4，和地球與載體轉動速率計算 模塊8 1 5。

“ 如第十六圖所示，在步驟4中，IMU誤差補償模塊81 1 從IMU接口和預處理板接收載體角速度和加速度數據。 這些數據受慣性傳感器測量誤差影響。I M U誤差補償模塊 8 1 1接收從卡爾曼濾波器8 3得到的傳感器誤差估計用以在 數子化的I Μ ϋ數據上進行I μ U誤差修正。修正後的慣性數據 被送到坐標變換計算模塊8 1 2和變換矩陣計算模塊§ 1 4，其 中載體角速度被送到變換矩陣計算模塊8丨4，加速度被送 到坐標變換計算模塊8 1 2。

如第十六圖所示’在步驟4中，變換矩陣計算模塊8丄4 從I M U誤差補償模塊8 1 1接收載體角速度，從地球與載體轉 動速率計算模塊8 1 5接收地球與載體轉動速率，用以進行 變換矩陣計算。變換矩陣計算模塊8丨4把算出的變換矩陣 送到坐標變換计算模塊8 1 2和姿態位置速度計算模塊8 1 3。 在變換矩陣計算模塊8 1 4中的姿態更新算法採用四元數方 法，因其優越的數字計算和穩定特性。機體和當地導航坐 標系之間相對四元數微分方程為：

第30頁 591241 五、發明說明（27) 式中qT= 〔qG ql q2 q3〕是四元數參數的四分量向量， 月是向量的反對稱陣。< 由陀螺感測，為載體系 Β相對於慣性系I的角速度向量。 [Ω,] Ω η是向量 0 ^(Dbx -①b y 0 一〜 0 〜 - ‘ 〇 _ < 的反 對 稱陣 角 速度向 量表元 C〇i=【CObx，C〇by，Q)bz]r 為當地導航坐標系N相

[ωλ] =

% 0 叱 0

ωί =[ωηΧ^ηγ^ηΖ]Τ

如果導航坐標系定義為當地水平北東地坐標系，則有

(ω< + 义）cosL -(coe + λ) sin L

第31頁 591241 五、發明說明（28) 式中是地球轉動逮率，l是地理緯度，又是經度。 如第十六圖所示，在步驟4中，坐標變換計算模塊8 ^ 接收來自I MU誤差補償模塊8〗1的比力和來自變換矩陣^計^异 模塊8 1 4的變換陣，用以進行坐標變換。坐標變換計算模 塊8 1 2送變換到由變換陣表示的坐標系的角速度給姿態位 置速度計算模塊813。 如第十六圖所示，在步驟4中，姿態位置速度計算模 塊8 1 3接收來自坐標變換計算模塊8丨2的變換加速度和來自 變換矩陣計算模塊8 1 4的變換陣，用以進行姿態位置速度 更新。描述地球表面或地球附近質點運動的一般的導航方 程有以下形式： V{t) = α- (2ωί(； + ω^η) χ V - χ χ r j在導航上払系中載體相對地球 度，Wie為地球自轉向量，ω 岌道^ 角速产，r幺被鱗扣糾仏 en為導航坐標系相對地球的 角迷度 r為載體相對地心的位置向量。 因為加速度什不能區分載體力 度計感測到的比力為：制加迷度和萬有引力’加速 a-g(r) 第32頁 591241 五、發明說明（29) 式中g ( r )是在載體位置上，地球引力與離心力的和。因此 ^(0 = / - (2ω^ +ω^η)χν g{r)

coe cos L — · -η AcosL 式中 ωία = 0 -〇)e sinL -ί —Asin L 載體速度依照下式更新： 式中，是從機體系到導航系的方向餘弦陣，並且

Vn = Vn' V, "Λ/ fby > gn = '0 ' 0 一〜_ 人 _Sd_

0 — (2ω< 十乂) sinL L

(2coe + A)sinL 0 (2〇^ + 乂) cos L ~ L — (2coe -i- A)cosL 0 Μ =

第33頁 591241 五、發明說明（30) 對WGS-84橢球應用規範的重力公式可得到下列表達式:

Sd = 2(1 + / + m~/)sin2 L] a 2

On 二(ola’-b/GM) 式中，g〇是赤道上的重力’f是橢球扁率’h是高 度，a是半長值，b是短半值，GM是地球重力常數。 用於地理緯度L，經度，和高度h，位置更新的微分方 程為： . y . y · L =----，λ =-£-， h - -vd

Rm +/i (Rn +/z)cosL 式中，Rm是子午線曲率半徑，Rn是酉卯圈曲率半 徑。 如第十六圖所示，在步驟4中，位置速度計算後，在 姿態位置速度計算模塊8 1 3中用卡爾曼濾波器8 3算出的位 置速度誤差來修正慣性解。對姿態修正可以用兩種方法。 第一種方法是由卡爾曼濾波器8 3送算出的姿態誤差到姿態 位置速度計算模塊8 1 3，在姿態位置速度計算模塊8 1 3中進 行姿態修正。第二種方法是由卡爾曼濾波器83送算出的姿 態誤差到變換矩陣計算模塊8 1 4，在姿態位置速度計算模 塊8 1 3之前進行姿態修正。

591241 五、發明說明（31) 如第十六圖所示，在步驟5中，從姿態位置速度計算 模塊8 1 3得到的修正慣性解被送到卡爾曼濾波器8 3，用以 構成卡爾曼濾波器8 3的測量值。如第十三圖所示，在步驟 8中，修正慣性解也被送到載波相位整模糊解模塊8 2，用 以輔助全球定位系統衛星載波相位整模糊確定。如第十三 圖所示，在步驟7中，修正的速度和加速度被送到全球定 位系統處理器4 0之微處理器4 5 4，用以輔助全球定位系統 衛星信號載波相位和碼跟蹤。如第十六圖所示，在步驟1 0 中，姿態位置和速度信息通過公用總線5 5被送到控制板 53 °

如第十六圖所示，在步驟4中，姿態位置速度計算模 塊8 1 3得到姿態位置和速度被送到地球與載體轉動速率計 算模塊8 1 5用以計算地球速率和載體轉動速率。算出的地 球和載體轉動速率被送到變換矩陣計算模塊8 1 4。 眾所周知，卡爾曼濾波器用完全確定的統計特性產生最優 估計。估計是無偏的，並且在線性無偏估計族中有最小的 方差。然而，估計的性能僅在數學模型的假定成立時才有 保證。模型中的任何指標偏差可能使濾波結果以及建立其 上的結論無效。

在通用運載體導航與控制板中，卡爾曼濾波器位置和 姿態求解的另一模態為魯棒卡爾曼濾波器。這一魯棒卡爾 曼濾波器可以足夠穩定地在多個環境下運行。如果動態模 型急劇變化，或傳感器發生故障，例如GPS衛星信號失 效，慣性傳感器信號失效，濾波器必須檢測，修正且隔離

第35頁 591241 五、發明說明（32) 故障情形。 魯棒卡爾曼濾波器具有這樣的特性，即在一個大的處 理與測量模型組上提供接近最優的特性。純卡爾曼濾波器 不是魯棒的，因為它僅在一個特定的處理與測量模型上是 最優的。如果濾波器不正確，濾波器協方差所報告的精度 與實際可達到的精度是不一樣的。濾波器置信度的目的是 保證從誤差協方差得到的性能預測接近於實際估計誤差統 計。此外，濾波器的發散通常由過程，模型的變化，或傳 感器故障引起。

本發明採用殘差監控方法獲得魯棒卡爾曼濾波器，用 以混合全球定位系統數據，慣性傳感器測量，以及來自高 度測量器件的高度測量。當有合適的冗餘度可用時，殘差 監控方法可有效地檢測軟硬故障及濾波器發散。殘差監控 方法的一個優點是當濾波器模型正確時，殘差序列的統計 分布是已知的。因此，可以用殘差測量上的一個分布檢測 來產生測量編輯和發散檢測方法。同樣的統計方法可被用 來評估濾波器調諧和當檢測到發散時調整協方差的大小。 第十七圖表示了包含殘差監控功能的魯棒卡爾曼濾波器的 實現方法。

如第十七圖所示，在步驟5中，GPS誤差補償模塊8 3 7 從全球定位系統處理器40取得GPS原始測量，包括偽距， 載波相位，和多普勒頻率，從更新狀態向量模塊8 3 9取得 位置和速度修正，用以進行GPS誤差補償。補償後的原始 數據被送到預處理模塊8 3 5。

第36頁 591241 五、發明說明（33) 如第十七圖所示，在步驟5中，預處理模塊835從高度 接口和處理板30接收高度測量’從全球定位系統處理器4〇 接收GSP衛星星歷，從GPS誤差補償棋塊8 3 7接收修正後的 GPS原始數據，包括偽距，載波相位，和多普勒頻率，從 INS處理器81接收INS導航解。 預處理模塊8 3 5進行狀態轉移陣計算，並把它以及前 一狀態向量送到狀態向量預測模塊8 3 6。算出的狀態轉移 陣也被送到協方差傳播模塊8 3 2。預處理模塊8 3 5根據算出 的測量陣和測量模型計算測量矩陣和當前測量向量。測量 矩陣和算出的當前測量向量被傳到計算測量殘差模塊 8 3 8。如第十七圖所示，在步驟5中，狀態向量預測模塊 8 3 6從預處理模塊8 3 5接收狀態轉移陣和前一狀態向量，用 以進行當前週期的狀態預測。預測的當前狀態向量被送到 計算測量殘差模塊8 3 8。 如第十七圖所示，在步驟5中，計算測量殘差模塊8 3 8 從狀態向量預測模塊8 3 6接收預測的當前狀態向量，從預 處理模塊8 3 5接收測量陣和當前測量向量。計算測量殘差 模塊8 3 8通過從當前測量向量減去測量陣與預測的當前狀 態向量的乘積來計算測量殘差。測量殘差被送到殘差監控 模塊831以及更新狀態向量模塊8 3 9。 如第十七圖所示，在步驟5中’殘差監控模塊831對從 計算測量殘差模塊8 3 8收到的測量殘差進行判別。判別規 律是看測量殘差的平方除以殘差的方差疋否大於一個給定 的閾值。如果測量殘差的平方除以殘差的方差大於這個給

第37頁 591241 五、發明說明（34) 定的閾值’當前測量可能導致卡爾曼濾波器的發散。如果 它發生的話’殘差監控模塊831算出一個新的系統過程方 差，後拒絕當前測量。如果測量殘差的平方除以殘差的方 差小於這個給定的，值，卡爾曼濾波器不改變當前系統過 程方差地用▲刖測量來獲得當前導航解。系統過程方差被 送到協方差傳播模塊8 3 2。 如第十七圖所示，在步驟5中，協方差傳播模塊8 3 2接 收從殘差監控模塊8 3 1來的系統過程方差，從預處理模塊 8 3 5來的狀態轉移陣’和前一估計誤差方差，用以計算估 計誤差的當刖方差。异出的估計誤差的當前方差被送到計 算最優增益模塊8 3 3。 如第十七圖所示，在步驟5中，計算最優增益模塊8 33 從協方差计异模塊8 3 2接收估計誤差的當前方差用以計算 最優增益。這一最優增益被傳遞到方差更新模塊8 3 4以及 更新狀態向量模塊8 3 9。方差更新模塊8 3 4更新估計誤差的 方差，並把它送到協方差傳播模塊8 3 2。 如第十七圖式，在步驟5中，更新狀態向量模塊83 9從 計算最優增益模塊8 3 3接收最優增益，從計算測量殘差模 塊8 3 8接收測量殘差。更新狀態向量模塊8 3 9計算狀態向量 的當前估計，包括位置，速度，及姿態誤差，並把g們送 到GPS誤差補償模塊8 3 7和INS處理器81。 、 眾所周知，用載波相位測量能獲得比僅用偽距測量更 高的GPS定位精度。這是因為，在全球定位系統衛星[I廣 播頻率157542MHZ上，一個載波週期僅為19厘米，相比之

第38頁 591241

五、發明說明（35) 下，CA碼的一個週期在3〇〇米左右。Gps載波相位測量 的高精度基於相位模糊度求解這一先決條件。相位測= 有的模糊性同時取決於全球定位系統接收機和衛星。％ 有載波相位跟縱誤差及已知接收機和衛星真實位置的 假定下，相位模糊可通過一個簡單的數學計算了 然：實ΐ存在Ϊ衛星星歷誤差，•星時鐘偏移，大H 延多徑：應’ #收機時鐘誤差，以及從 測㈣聲，我們僅可獲得不精確的從::機 到衛星的幾何距離，稱為碼偽距。 钱收機 …Τ Γ目位模糊解和週期滑動檢測的優點是，從終

正的INS解來的精確載體坐標和速产 從G 模糊和搜索範圍。此外，I N s M = /、疋初始

保持全球定位系統衛L 滑動的可能性減小ΐ號^力，目而信號丢失或週期 如弟卞 塊82從INS處理器81接收Υ置：：度J J相解模 統處理器4 0之微處理器4 5 4接收.^这文王球疋位系 量，從卡爾曼濾波器83接收協方相田多/勒頻移測 系統衛星信號整模糊數。確 ^f定全球定伯 〇 # & & “ ^ ^ 疋載波相位模糊度後，扃击明 V \ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ϋ 8 3, \ Λ ^ 善全球疋位系統原始數據的測 進步改 如第十八圖所示，1_輔助:々 載波相位整模糊解模塊82包含助的王球雜疋位，統衛星信號 小二乘調整模塊8 2 2，衛星Υ鐘\何型=計2塊821，最 了錢模型823，電離層模型

591241 五、發明說明（36) 8 2 4，對流層模型8 2 5，衛星預測模塊8 2 6，和搜索空間確 定模塊8 2 7。 全球定位系統衛星信號載波相位整模糊的一個基本特 點是，只要跟蹤保持不中斷，便沒有時間依賴性。載波相 位測量可被表示為：

λ λ λ A 式中，Φ 是測量的載波相位，；I 是信號波長，p 是接收機和衛星之間真實的幾何距離，f是信號頻率，

△ 5 = 5s- 5R是時鐘誤差，6s是衛星時鐘偏移，h 是 接收機誤差。N是載波相位整模糊，deph是星歷誤差引起 的距離誤差，di(3n。是電離層引起的傳播誤差，dtr()p是對流 層引起的傳播誤差，ε 是相位噪聲。 當可採用雙頻率時，（使用L 1和L 2雙頻率全球定位系 統接收機），雙頻率載波相位測量可被用來消除幾乎所有 的電離層誤差，這是主要的測距誤差源。更進一步，IMU 輔助的載波相位模糊解也用於在雙頻載波相位測量之間形 成的寬道信號。寬道信號可表示為： Φ>ν -φα

式中，是L1通道載波相位測量，是L2通道載波相 位測量。相應的寬道頻率和相位模糊度為：

第40頁 591241 五、發明說明（37) 題 問 的 糊 模 位 相時必 波鎖動 載失滑 解星期 求衛週 當。 次度 每.週 要糊。 需模解 因定航 ，確導 化再度 雜要精 複ο高 步㈣持 一、；保 ΠΠ 進Η以 被W復 為 务 稱{ 和 像# {則現； ί檢 被 :'須 的週 號個 信二 星第 衛。 由擋 動遮 滑的 期峰 週山 先梁 首橋 ο ·/ 種物 三築 為建 分， 可樹 因如 原， 的起 動5 滑擔 期遮 N低中 S 比或明 嗓，發 信態本 的動在 低高。 是機器 源收盪 勤接振 滑，機 期徑收

R 的

接 >的 是 多、動 源f ， 滑 ^ ^ ^ 條工週 層豸於 離起用 被 J 弓 > 的 也 度丨 劣 助 高 惡-Γ輔 由星U ，衛IM 全 從 6 2 8 塊 模 測 預 星 衛 中 8 驟 步 在 示 所 圖 。八 復十 修第 和如 測 檢 系衛 位的 定測 球預 見 可 收 接 ο 4 器 J1 處 統 距 何 幾 到 傳 被 置 位 星 歷 星 的 星 衛0 統2 系塊 位模 定算 球計 全離 確模 精算 的計 體離 載距 收何 接幾 IX 8 器自9 理信 處置 NS位 3的 1體 82載 塊和 模星 算衛 計於 離基 距。 何息 幾信 置 位 距 何 幾 的 間 之 體 和 星 衛 算 J-iar 與 這 的 同 不 是 〇 距2 偽82 的塊 出模 導整 環調 蹤乘 跟二 碼小 40最 器到 理送 :處被 82統離 塊系距 位 定 球 全 從 何 幾 的 出 解 從 5湳 82對 型式 模入 層嵌 流用 對並， ·/ 中記 8 β f @ 步夺在； 示f 所2 圖器 八理 十處 第統 如系 位 定 球 全 滯 層 層 流 對 的 出 算 ο 遲 延 的 〇 號2 信 2 星塊 衛模 統整 系調 位乘 定二 ί 、 全最 算到 計送 型被 模後 後滯

第41頁

591241 五、發明說明（38) ^ 如第十八圖所示，在步驟8中， 弋位系統處理器4 0接收時間標記以入離層模塊8 2 4從全球 布的電離層參數。利用電離層數據$全球定位系統衛星發 型，電離層模塊8 24計算由電離層 嵌入式電離層滯後模 出的電離層滯後被送到最小二乘^ #起的負時間延遲。算 如第十八圖所示，在步驟8中'整广塊…。 全球定位系統衛星時鐘參數，用以^^星時鐘模型8 2 3接收 算。衛星時鐘修正也被送到最小-+行衛星時鐘修正計 如第十八圖所示，在步驟8中一調整J莫塊8 2 2。 從卡爾曼濾波器83接收測量向量筏索工間確定模塊8 27

陣，搜索空間確定模塊8 2 7導出測量誤入於方^差矩 系統衛星載波相位整模糊搜索空間。、、’疋王球定位 空間被送到最小二乘調整模i8 2 2間。$波相位整模糊搜索 如第十八^所示，在步驟8中，最小二乘調整模塊822 從幾何距離計算杈塊821收集載體到全球定位系統衛星 幾何距離，從對流層模型8 2 5收集對流層滯後，從電離 模塊824收集電離層滯後，從衛星時鐘模型823收集衛星時 鐘修正，用以計算初始搜索的起點。最小二乘調整模塊 8 2 2也從搜索空間確定模塊8 2 7接收搜索空間。標準最小二 乘調整算法用於初始搜索的起點和搜索空間，以確定載波 相位模糊度。 <

如第三圖所示，總線接口 5 5在通用載體導航與控制盒 與數據總線1 5之間提供了一個接口。 如第一圖、第三圖 和第四圖所示，在步驟1 1中，通過總線接口 5 4和數據總線

第42頁 591241 五、發明說明（39) 1 5給飛行管理系統1 1送平台位置，速度，姿態，航向，和 時間數據。 如第一圖、第三圖和第四圖所示，在步驟12中，控制 板53通過總線接口 54和數據總線1 5給飛行控制系統1 2送平 台速度，姿態，體加速度和轉動數據。 如第一圖、第三圖和第四圖所示，在步驟13中，控制 板53通過總線接口 54和數據總線1 5給自動相關監視系統1 3 送送平台位置和時間數據。 如第一圖、第三圖和第四圖所示，在步驟13中，控制 板53通過總線接口 54和數據總線1 5給自動相關監視系統1 3 送送平台位置和時間數據。 如第一圖、第三圖和第四圖所示，在步驟13中，控制 板53通過總線接口 54和數據總線1 5給自動相關監視系統1 3 送送平台位置和時間數據。 如第一圖、第三圖和第四圖所示，在步驟14中，控制 板5 3通過總線接口 5 4和數據總線1 5給加強型地面鄰近告警 系統1 7送平台位置，速度，和姿態數據。 如第一圖、第三圖和第四圖所示，在步驟15中，控制 板53通過總線接口 54和數據總線1 5給氣像雷達送平台姿 態，和體加速度數據。 如第一圖、第三圖和第四圖所示，在步驟16中，控制 板53通過總線接口 54和數據總線1 5給衛星通信系統送平台 位置和姿態數據。 以上描述的本發明第一優選實現方案被稱為應用加強

第43頁 591241 五、發明說明（40) 的有高度測量的全偶合的全球定位系統/慣性測量組件的 通用導航與控制盒，其中全球定位系統偽距，載波相位， 和多普勒頻移測量，以及慣性測量和高度測量在卡爾曼濾 波器中進行混合。 該通用導航與控制盒也可用全偶合的全球定位系統/ 慣性測量組件與高度測量的整合來實現。這是本發明第二 優選實現方案，其中，卡爾曼濾波器用來混合全球定位系 統偽距和多普勒頻移測量，慣性測量，以及從高度測量器 件來的高度測量。與本發明第一優選實現方案不同的是， 在這個方法中，全球定位系統衛星信號載波相位沒有用在 組合方案中。 如如第一圖、第三圖、第四圖、第五圖-B、第六圖 - B、第七圖、第八圖、第九圖、第十圖、第十一圖、第十 二圖、第十四圖、第十六圖和第十七圖所示，用以說明本 發明第二優選實現方案，包含有效步驟： 1進行GPS處理和接收GPS測量，包括從全球定位系統 處理器4 0來的偽距，多普勒頻移和時間，並把它們送到導 航處理板8 0。 2從慣性測量組件2 0接收慣性測量，即載體角速度和 比力，用I MU接口和預處理板6 0把它們轉換為載體加速度 和轉動數字數據，並通過公用總線5 5送到導航處理板8 0和 控制板5 0。 3從高度測量器件3 0接收高度測量，用高度接口和處 理板70把它轉換為平均海平面（MSL)數字數據高度，並通

第44頁

591241 五、發明說明（41) 過公用總線5 5送到中心導航與控制板§ q和控制板5 〇。 4用INS處理器81進行INS處理。 5在卡爾曼濾波器83中混合INS處理器81的輸出，高度 測1 ’和G P S測量。 6把卡爾曼濾波器83的輸出反饋到INS處理器81 ，用以 修正I NS導航解。 /從INS處理器81 ，通過公用總線55，輸出導航數據， 即平台速度，位置，高度，航向，和時間到控制板5 3。 一 8送平台速度，位置，姿態，航向，和時間數據到飛 行管理系統1 1。 9送平台速度，姿態，體加速度，和轉動數據到飛行 控制系統1 2。 1 0送平台位置和時間數據到自動相關監視系統丨3。 1 1送平台位置，速度，和姿態數據到加強型地面鄰近 告警系統1 7。 1 2送平台姿態和體加速度數據到氣像雷達丨8。 1 3送平台位置和姿態數據到衛星通信系統丨9。 在步驟6之後，可再加一附加步驟6(a)從INS處理器81 巧速度和加速度數據注入全球定位系統處理器4 〇之微處理 器4 5 4 ’以辅助全球定位系統碼跟蹤，如第六圖-B所示。 如第五圖-B、第六圖-B和第十四圖所示，在步驟1 中’本發明第二優選實現方案，除了載波相位跟蹤與速度 ''加速度輔助載波相位跟蹤外，與本發明第一優選實現方 案是一樣的。導航處理板8 〇從全球定位系統處理器4 〇僅接

第45頁 591241 五、發明說明（42) 收偽距和多普勒頻移，不包括載波相位測量。 如第五圖-B，在步驟1中，除了信號處理器45外，全 球疋位系統天線4 1 ’如置放大器4 2，下行變頻5| 4 3，I F採 樣和A/D轉換器44，和振盪器46，與本發明第一優選實現 方案中的作用是一樣的。信號處理器45從IF採樣和A/D轉 換器44接收數字化的數據，以提取調制在“^信號上導航 數據，像GPS衛星星歷，大氣數據，衛星鐘參數，和時間 #息。"ί§號處理器45也處理從IF採樣和a/d轉換器44來的 數字信號，以提取偽距和多普勒頻移。提取的偽距和多普 勒頻移送到導航處理板80。在步驟6A中，信號處理器45從 導航處理板8 0接收速度和加速度，以進行碼跟縱辅助。 如第六圖-B所示，在步驟1中，從GPS碼跟蹤回路導出 偽距測量。G P S碼跟蹤回路包含相關器4 5 2，累加器4 5 3， 微處理器4 5 4，碼數字控制振盪器（NCO) 4 5 7，和編瑪器 456。從GPS衛星信號頻率跟縱回路獲得多普勒頻移。這個 GPS衛星信號頻率跟蹤回路與本發明第一優選實現方案中 的載波相位跟縱回路是不一樣的。頻率跟縱回路包含多普 勒去除4 5 1 ，相關器4 5 2，累加器4 5 3 ，微處理器4 5 4 ，載波 數字控制振盪器（NCO)455，其中微處理器454不進行載波 相位檢測。 如第六圖-B，在步驟1中，多普勒去除451 ，相關器 452，累加器453，載波NC0455，碼NC0457的功能與本發明 第一優選實現方案中是一樣的。微處理器454在本發明第 二優選實現方案中有不同的功能。

第46頁 591241 五、發明說明（43) 如第六圖-B，在步驟1中，來自累加器4 5 3的累加值 (13和14)由微處理器454存儲和收集，並騰空累加器j53， 產生一種信號分量的累加-騰空濾波方法。微處理^ 4 5 4進 行碼跟蹤回路濾波，碼捕獲處理，碼鎖定檢夠，數據恢 復，和偽距及多普勒頻移處理。在步驟6A中，微處理器 4 5 4從導航處理器8 〇接收速度和加速度信息，用以進行1外 部輔助碼跟蹤回路濾波，碼捕獲處理，碼鎖定檢測，數據 恢復，以及偽距和多普勒頻移處理。 如第六圖-B，在步驟1中，微處理器454把偽距和多普 勒頻移輸出到導航處理板8 0。 曰 如第十四圖所示’在步驟2中’IMU接口和預處理板 把機體角速度和加速度的慣性測量輸出到導航處理板8 0之 INS處理器81。在步驟3中，高度接口和處理板70把高度測 量輸出到導航處理板8 0之卡爾曼濾波器8 3。 如第十四圖所示，在步驟5中，全球定位系統處理器 60之微處理器454，輸出偽距，多普勒頻移全球定位系統 衛星星歷，以及大氣數據到卡爾曼濾波器8 3。在卡爾曼濾 波器83中從INS處理器81 ，高度接口和處理板70，以及全 球定位系統處理器6 0之微處理器4 54來的數據被整合，以 提取位置誤差，速度誤差，和姿態誤差。在步驟4中，INS 處理器8 1處理慣性測量，即機體角速度和加速度，以及從 卡爾曼濾波器83來的位置誤差，速度誤差，和姿態誤差， 以導出修正的導航解。導航解包括三維位置，三維速度， 三維姿態。這些數據被輸出到卡爾曼濾波器8 3。另一方

第47頁 、發明說明（44) 制板5 3 ^驟中這些數據也被通過公用總線5 5傳遞到控 現方ϊ 圖所，，在步驟4中，在本發明第二優選實 用一 理器81與在本發明第一優選實現方案中作 如第十七圖所示，在步驟5中，除卡爾曼滹波器83之 二誤爾差 =卡爾又产波|§與在本發明第一優選實現方案中工作一 4^^誤^差補償模塊8 3 7從全球定位處理器40收集GPS偽 9頻移的原始測量，載波相位除外，從更新姿態 向量模塊839收集位置和速度修正，用以進行Gps誤差補〜 J。修正後的GPS偽距和多普勒頻移的原始 處理模塊8 3 5。 如第三圖所示，總線接口 55在通用導航與控制盒和數 據總線1 5之間提供了一個接口。如第一圖、第三圖和第四 圖所示，在步驟8中，控制板53通過總線接口 54和數據總 線1 5 ’送平台位置，速度，姿態，航向，和時間數據认飛 行管理系統11。 ' ° 如第一圖、第三圖和第四圖所示，在步驟9中，控制 板53通過總線接口 54和數據總線15，送平台速度，姿%， 機體加速度，和轉動數據給飛行控制系統1 2。 如第一圖、第三圖、和第四圖所示，在步驟10中，控 制板5 3通過總線接口 5 4和數據總線1 5，送平台位置和時間 數據給自動相關監視系統1 3。

第48頁 591241 五、發明說明（45) 如第一圖、第三圖、和第四圖所示，在步驟11中，控 制板5 3通過總線接口 5 4和數據總線1 5，送平台位置，速度 和姿態數據給加強型地面鄰近告警系統1 7。 如第一圖、第三圖、和第四圖所示，在步驟12中，控 制板5 3通過總線接口 5 4和數據總線1 5，送平台姿態和體加 速度數據給氣像雷達1 8。 如第一圖、第三圖、和第四圖所示，在步驟13中，控 制板53通過總線接口 54和數據總線1 5，送平台位置和姿態 數據給衛星通信系統1 9。 全球定位系統和慣性導航系統的松偶合整合是最簡單 的整合模式，其利用全球定位系統導出的位置和速度在卡 φ 爾曼濾波器中作為測量。這一整合模式不需要高速度整合 處理器和複雜的全球定位系統處理器。這導致它的成本優 勢。 通用導航與控制盒也可應用松偶合全球定位系統慣性 測量組件整合及高度測量來實現，這導致本發明的第三優 選實現方案。本發明的第三優選實現方案用卡爾曼濾波器 混合全球定位系統導出的位置和速度，慣性測量，和來自 高度測量器件的高度測量。與本發明的第一，第二優選實 現方案不同的是，在這一方法中，全球定位系統衛星信號 碼跟蹤和載波相位跟蹤，沒有外部I N S解輔助。並且，與 本發明的第一，第二優選實現方案不同，這一方法在卡爾 · 曼濾波器中採用全球定位系統導出的位置和速度，而不是 偽距，多普勒頻移，和載波相位。

第49頁 591241 五、發明說明（46) 第 如第一圖、第二圖、第三圖、第四圖、第五 第 六圖-C、第七圖、第九圖、第十圖、第十一圖 一 用以描述本發 圖、第十五圖、第十六圖及第十七圖所示 明的第三優選實現方案，其包含以下步驟 1.進行GPS處理及接收GPS導航解，包括從 統處理器80接收位置，速度和時間，並把它 二】 理器板80。 <判导瓶爽 2 ·從慣性測量組件2 0接收慣性測量，僉赵 和比力，通過IMU接口和處理板6 0把它們轉換為體加速产 和轉動的數字數據，並通過公用總線5 5送到導航處°理\板 和控制板53。 免 3 ·從高度測量器件3 0接收高度測量，用高度接口和處 理板70轉換為數字數據形式的平均海平面msl高度，並通 過公用總線5 5送到導航處理板8 0和控制板5 3。 4·用INS處理器81進行INS處理。 5 ·在卡爾曼濾波器8 3中混合I N S處理器8 1的輸出，高 度測量，和GPS測量。 6 ·反饋卡爾曼濾波器8 3的輸出到I NS處理器8 1 ，用以 修正I N S導航解。 7.通過公用總線55，從INS處理器81輸出導航數據， 即平台速度，位置，高度，航向，和時間給控制板5 3。 8 ·送平台位置，送到，姿態，航向，和時間數據給飛 行管理系統1 1。 9·送平台速度’姿態，體加速度和轉動數據給飛行控

第50頁 591241 五、發明說明（47) 制系統1 2。 I 〇 ·送平台位置和時間數據到自動相關監視系統丨3。 II ·送平台仅置，速度，和姿態數據到加強型地面鄰 近告警系統1 7。 1 2 ·送平台姿態和體加速度數據到氣像雷達丨8。 1 3 ·送平台位置和姿態數據到衛星通信系統丨9。 如第五圖-C，在步驟1中，全球定位系統天線41 ，前 置放大器42 ’下行變頻器43，IF採樣和A/D轉換器44，和 振盪器46，其作用與在本發明的第一，第二優選實現方案 中是一樣的，除信號處理器45之外。信號處理器45從IF採 樣和AD轉換器44接收數字化數據，用以提取調制在Gps信 號上的導航數據，如GPS衛星星歷，大氣數據，衛星時鐘 參數，和時間數據。信號處理器45也處理從11?採樣和A/D 轉換器44來的數字數據以提取偽距和多普勒頻移。信號處 理器4 5不作碼和載波相位跟蹤的速度和加速度輔助。 如第五圖-C所示，在步驟1中，全球定位系統導航處 理器4 7用來計算平台的位置和速度。全球定位系統導航處 理器4 7從信號處理器4 5接收偽距和多普勒頻移，並進行卡 爾曼遽波或最小一乘异法’以導出位置和速度。位置和速 度被送到導航處理器8 0。 如第六圖-C所示，在步驟i中，偽距測量從G p s碼跟蹤 回路得到，其包含相關器452 ，累加5|453 ，料虛理哭 454 ’碼數控振盈器（NC0)457，和編碼器45 6。多普°勒頻移 從GPS衛星信號頻率跟蹤回路得到，其與本發明的第—優

叫241 五、發明說明（48) ，實現方案中的載波相位跟蹤回路是不一樣的。頻率跟蹤 回，包含多普勒去除451 ，相關器45 2 ，累加器4 5 3，微處 理器454，和載波數控振盪器（NC〇)455，其中微處理器454 不進行載波相位檢測。 σ 如第六圖—C所示，在步驟1中，多普勒去除451 ，相關 器452 ，累加器4 5 3，載波?|(：045 5，編碼器4 5 6，和碼 NC0457，其作用與在本發明的第一，第二優選實現方案中 是一樣的。微處理器454在本發明的第三優選實現方案中 起不同的作用。 如第六圖-C所示，在步驟1中，來自累加器4 5 3的累加 值（13和Q3)被微處理器454儲存和收集，累加器453被騰 空，產生一種信號分量的累加騰空濾波。微處理器4 5 4進 行碼跟蹤回路濾波，碼捕獲處理，碼鎖定檢測，數據恢 復，及偽距和多普勒頻移處理。微處理器4 5 4不接收外部 速度和加速度信息進行外部輔助碼跟蹤回路濾波及載波相 位跟蹤回路濾波。從微處理器454導出的偽距和多普勒頻 移被送到全球定位系統導航處理器4 7。 如第六圖-C所示，在步驟1中，微處理器454輸出位置 和速度到導航處理器板80。 如第十五圖所示，在步驟2中，IMU接口和處理板60輸 出機體角速度和加速度的慣性測量給導航處理板8 0之I NS 處理器8 1。在步驟3中，高度接口和處理板輸出高度測量 到導航處理器板8 0之卡爾曼濾波器8 3。 如第十五圖所示，在步驟5中，全球定位系統處理器

第52頁 591241 五、發明說明（49) 4 0之全球定位系統導航處理器4 7輸出位置和速度到卡爾曼 濾波器8 3。在卡爾曼濾波器8 3中從丨Ns處理器8 i ，高度接 口和處理板7 0，及全球定位系統處理器4〇之微處理器454 來的數據被整合以獲得位置誤差，速度誤差，和姿態誤 差。在步驟4中，丨N s處理器8 i處理慣性測量，即機體角速 度和加速度’以及從卡爾曼濾波器83來的位置誤差，速度 誤差’和姿態誤差，以獲得修正的導航解。導航解包括三 維位^ ’三維速度，和三維姿態。這些數據被送到卡爾曼 滤波器8 3。在另一方面，步驟7中，這些數據也被通過公 用總線5 5傳到控制板5 3。 如第十六圖所示，在步驟4中，在本發明第三優選實 現方案中INS處理器81的作用與在本發明的第二優選實現 方案中是一樣的。 如第十七圖所示，在步驟5中，在本發明第三優選實 現方案=魯棒卡爾曼濾波器本發明的第一，第二優選實現 方案中疋一樣的’除卡爾曼濾波器83的“^誤差補償模塊 8^7之外。GPS誤差補償模塊837從全球定位系統導航處理 器收集GPS導出的位置和速度。從更新姿態向量模塊839 收集位置和速度修正，用以進行Gps誤差補償。修正的Gps 位置和速度被送到預處理器模塊8 3 5。 ▲如第一圖、第三圖及第四圖所示，總線接口55在通用 導航與控制盒和數據總線丨5之間提供了一個接口。在步驟 8中’控制板5 3通過總線接口 5 4和數據總線丨5給飛行管理 ’、統1 1送平台位置’速度，姿態，航向，和時間數據。

11^1 第53頁 591241 五、發明說明（50) 如第一圖、第三圖及第四圖所示，在步驟9中，控制 板53通過總線接口 54和數據總線1 5給飛行控制系統1 2送平 台速度，姿態，體加速度和轉動數據。 如第一圖、第三圖及第四圖所示，在步驟10中，控制 板5 3通過總線接口 5 4和數據總線1 5給自動相關監視系統1 3 送平台位置和時間數據。 如第一圖、第三圖及第四圖所示，在步驟11中，控制 板5 3通過總線接口 5 4和數據總線1 5給加強型地面鄰近告警 系統1 7送平台位置，速度，和姿態數據。

如第一圖、第三圖及第四圖所示，在步驟12中，控制 板53通過總線接口 54和數據總線1 5給氣像雷達1 8送平台姿 態和體加速度數據。 如第一圖、第三圖及第四圖所示，在步驟13中，控制 板53通過總線接口 54和數據總線1 5給衛星通信系統1 9送平 台位置和姿態數據。 在包括陸地和水中運載體的一些應用中，提供精確高 度測量不重要。如第十九圖所示，通用導航和控制盒1 4能 删除高度測量設備3 0、相應的高度接口和處理板7 0。卡爾 曼濾波器僅僅整合INS處理器80的輸出和GPS的測量。

因此，本發明的第一種優選方案的第一種變異方案包括以 下步驟： (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 0的偽距，載波相位，多普勒頻移，和時 間。它們被送到中央導航與控制處理器5 0之導航處理板

第54頁 591241 五、發明說明（51) 80 〇 (2 )接收來自慣性測量組件2 0之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線55把它們送 到導航處理板8 0和控制板5 3。 (3 )用慣性導航系統INS處理器進行INS處理。 (4 )在卡爾曼濾波器8 3中混合I NS處理器8 1輸出和 GPS測量。 (5 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I N S處理器8 1 ，以修 正I N S導航解。 (6)從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球定 位系統處理器4 0之信號處理器4 5，用於辅助全球定位系統 衛星信號碼及載波相位跟蹤。 (7 )把全球定位系統處理器4 0之信號處理器4 5輸 出，INS處理器81輸出，卡爾曼濾波器83輸出，注入載波 整相位模糊解模塊8 2，以確定全球定位系統衛星信號載波 相位整模糊數。 (8 )從載波整相位模糊解模塊8 2輸出載波相位整糊 數給卡爾曼濾波器8 3，以進一步改善定位精度。 (9 )通過公用總線5 5把導航數據：平台速度，位 置’南度’航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 本發明的第二種優選方案的第一種變異方案包括以下步 驟： (1 )進行G P S處理和接收G P S測量，包括來自全球定

第55頁 591241 五、發明說明（52) 位系統處理器4 0的偽距，多普勒頻移，和時間。它們被送 到導航處理板80。 (2 )接收來自慣性測量組件2 〇之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線5 5把它們送 到導航處理板8 0和控制板5 3。 (3)用INS處理器進行INS處理。 (4 )在卡爾曼濾波器8 3中混合I N S處理器8 1輸出和 GPS測量。 (5 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I NS處理器8 1 ，以修 正I NS導航解。 (6 )通過公用總線5 5把導航數據：平台速度，位 置，高度，航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 (7)從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球定 位系統處理器4 0之信號處理器4 5 4，用於輔助全球定位系 統衛星信號碼跟蹤。 本發明的第三種優選方案的第一種變異方案包括以下步 驟： (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 0的位置，速度，和時間。它們被送到導航 處理板80。 (2 )接收來自慣性測量組件2 0之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線5 5把它們送

第56頁 1S6 591241 五、發明說明（53) ' — --- 到導航處理板80和控制板53。 (3)用INS處理器進行INS處理。

Gps測2 在卡爾曼濾波器83中混合INS處理器81輸出和 反饋卡爾曼遽波器83輸出到INS處理器81 ，以修 正I NS導航解。 … 古（6 )通過公用總線5 5把導航數據··平台速度，位 置’南^ ’航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 一如第二十圖、第二十三圖、第二十四圖和第二十五圖 所示為了進一步提高通用導航和控制盒的方位測量精 度，通用導航和控制盒進一步包括一個找北儀31，通過找 北儀接二、處理板90和公用總線90為導航處理板80的卡爾 曼慮波器8 3提供導航和控制盒1 4的載體航向測量。 優選的找北儀3 1是一個磁傳感器，例如磁測量儀，敏 感地球磁場，測量用戶的航向角。 磁測量儀3 1是一個傳感器，它測量通用導航和控制盒 的，體坐標系的周圍磁場。從磁數據提供航向計算，通用 導航和控制盒的橫滾和俯仰角已知。這些角度從導航處理 板80的INS處理器81獲得。測量的磁場元素從載體坐標系 轉換導水平坐標系。通過計算水平坐標系元素比率的反正 切可獲得磁航向角。 j 了獲得高精度的磁航向測量，在通用導航和控制盒 工作前’需要對磁場測量誤差建模，並進行高精度補償。 當地磁場是磁測量儀3 1附近的地球磁場和磁干擾的總和。

Η 第57頁

i 591241 五、發明說明（54) 磁測量儀3 1附近的干擾受安裝的影響，可以由失調角、刻 度因子和偏差減模。 這些誤差可以通過解線性方程校正，線性方程由矩陣 元素的最小二乘曲線擬合產生。需要輸入的數據由轉動整 個載體產生，磁測量儀安裝在載體上的不同位置，並已知 俯仰、橫滾和航向。通過處理數據可獲得3X3的刻度因子 和失調角矩陣以及3 X 1的磁偏差向量。只要對每個磁測量 進行補償’可以獲得安裝後的高精度航向測量。 因此’本發明的第一種優選方案的第二種變異方案包 括以下步驟：、 (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 〇的偽距，載波相位，多普勒頻移，和時 間。它們被送到中央導航與控制處理器5 0之導航處理板 80 〇 (2 )接收來自慣性測量組件2 0之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線55把它們送 到導航處理板80和控制板53。 (3 )通過公用總線5 5從磁測量儀接收地球磁場向 量’從導航板8 0接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理 板9 0用地球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通 過公用總線將磁航向角送到導航處理板8 0。 (4 )用慣性導航系統INS處理器進行INS處理。 (5 )在卡爾曼濾波器8 3中混合I NS處理器8 1輸出、

第58頁 591241 五、發明說明（55) G P S測量和磁航向角。 (6 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I N S處理器8 1 ，以修 正I NS導航解。 (7) 從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球定 位系統處理器4 0之信號處理器4 5，用於輔助全球定位系統 衛星信號碼及載波相位跟蹤。 (8) 把全球定位系統處理器40之信號處理器45輸 出，INS處理器81輸出，卡爾曼濾波器83輸出，注入載波 整相位模糊解模塊8 2，以確定全球定位系統衛星信號載波 相位整模糊數。 (9 )從載波整相位模糊解模塊8 2輸出載波相位整糊 數給卡爾曼濾波器8 3，以進一步改善定位精度。 (1 0 )通過公用總線5 5把導航數據：平台速度，位 置，高度，航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 本發明的第二種優選方案的第二種變異方案包括以下步 驟： (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 0的偽距，多普勒頻移，和時間。它們被送 到導航處理板8 0。 (2 )接收來自慣性測量組件2 0之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線5 5把它們送 到導航處理板80和控制板53。 (3 )通過公用總線5 5從磁測量儀3 1接收地球磁場向

第59頁 189 591241 五、發明說明（56) 量，從導航板8 0接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理 板9 0用地球磁場向量測量、俯仰和橫滚計异磁航向角，通 過公用總線將磁航向角送到導航處理板8 〇。 (4)用INS處理器進行INS處理。 (5 )在卡爾曼濾波器83中混合INS處理器81輸出、 G P S測量和磁航向角。 (6 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I NS處理器8 1 ，以修 正INS導航解。 (7 )通過公用總線5 5把導航數據··平台速度，位 置，高度，航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 (8)從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球定 位系統處理器4 0之微處理器4 5 4，用於辅助全球定位系統 衛星信號碼跟蹤。 本發明的第三種優選方案的第二種變異方案包括以下 步驟： (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 0的位置，速度，和時間。它們被送到導航 處理板80。 (2 )接收來自慣性測量組件2 0之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過ΙΜϋ接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線5 5把它們送 到導航處理板80和控制板53。 (3 )通過公用總線5 5從磁測量儀3 1接收地球磁場向 量，從導航板8 0接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理

第60頁 591241 五、發明說明（57) 板9 0用地球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通 過公用總線將磁航向角送到導航處理板8 0。 (4 )用INS處理器進行INS處理。 (5)在卡爾曼濾波器83中混合INS處理器81輸出和 GPS測量。 (6 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I N S處理器8 1 ，以修 正INS導航解。 (7 )通過公用總線5 5把導航數據：平台速度，位 置，高度’航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 當G P S信號不可獲得，為了補償I n S位置誤差漂移，如 第二十圖、第二十三圖、第二十四圖及第二十五圖所示， 通用導航和控制盒進一步包括一個速度傳感器32，通過找 速度傳感器接口、處理板9 0和公用總線9 0為導航處理板8 0 的卡爾曼濾波器8 3提供導航和控制盒1 4的載體速度測量。 速度傳感器3 2用來產生用戶相對地面和水的速度測量。如 第二十二圖所示，優選的速度傳感器32基於多普勒效應原 理，包括· 一個RF (無線電頻率）速度傳感器3201 ，包括一個雷 達； 一個聲速度傳感器3202，包括一個聲納； 一個激光速度傳感器3203，包括一個激光雷達。 基於多普勒效應，速度傳感器32通過敏感多普勒頻率 用戶相對地面的速度測量。多普勒效應是從速度傳感器3 2 發射的波被運動物體反射產生的頻率移動。在本發明中，

第61頁 591241 五、發明說明（58) 多普勒頻移由於用戶相對地面運動引起無線電波、聲波和 激光的反射波頻移。 如果用戶相對地面的距離減少，波被壓縮。它們的波 長減小，頻率增大。如果距離增大，則效應相反。來自地 面回波的多普勒頻率可計算為

其中， VR cosL ~λ~

fd=地面回波的多普勒頻率，HZ VR=用戶的速度，英尺（米）/秒 L =速度VR和視線的夾角 λ=發送波長，單位與VR相同 如第二十二圖所示，速度傳感器32進一步包括里程計 接口 3 2 0 4，因此當本發明的系統應用於陸地車輛速度傳感 器32可以從安裝於車體中的里程計輸入里程計測量。里程 計測量可以變換為用戶相對地面的速度測量。 如第二十二圖所示，速度傳感器32進一步包括水速表 接口 3 2 0 4，因此當本發明的系統應用於水中運載體速度傳 感器32可以從安裝於水中運載體中的水速表輸入速度測 量 〇

因此，本發明的第一種優選方案的第三種變異方案包 括以下步驟： (1)進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系緣處理器4 0的偽距，載波相位，多普勒頻移，和時 間。它們被送到中央導航與控制處理器5 0之導航處理板

第62頁 591241 五、發明說明（59) 80 〇 (2 )接收來自慣性測量組件2 0之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線5 5把它們送 到導航處理板8 0和控制板5 3。 (3 )從速度傳感器3 1接收與相對地面和水的載體坐 標系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處 理板9 1轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速 度，並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線5 5送 到導航處理板80。 (4 )用慣性導航系統I NS處理器進行I NS處理。 (5 )在卡爾曼濾波器8 3中混合I N S處理器8 1輸出、 G P S測量和磁航向角。 (6 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I NS處理器8 1 ，以修 正I N S導航解。 (7)從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球定 位系統處理器4 0之信號處理器4 5，用於辅助全球定位系統 衛星信號碼及載波相位跟蹤。 (8 )把全球定位系統處理器4 0之信號處理器4 5輸 出，INS處理器81輸出，卡爾曼渡波器83輸出，注入載波 整相位模糊解模塊8 2，，以確定全球定位系統衛星信號載波 相位整模糊數^ (9 )從載波整相位模糊解模塊8 2輸出載波相位整糊 數給卡爾曼濾波器8 3，以進一步改善定位精度。

、發明說明（60) j10)通過公用總線55把導航數據：平台速度，位 ’南度’航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 本發明的第二種優選方案的第三種變異方案包括以下 步驟： (1 )進行GPS處理和接收gps測量，包括來自全球定 位系統處理器4 〇的偽距’多普勒頻移，和時間。它們被送 到導航處理板8 〇。 (2 )接收來自慣性測量組件2 〇之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板6〇把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線5 5把它們送 到導航處理板8 〇和控制板5 3。 ^ (3)從速度傳感器31接收與相對地面和水的載體坐 標系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處 理板9、1轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速 度’並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線W送 到導航處理板8 0。 (〇用INS處理器進行INS處理。 (5 )在卡爾曼濾波器83中混合INS處理器81輸出、 GPS測量和磁航向角。 (6 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到丨n s處理器8 1 ，以修 正INS導航解。 (7 )通過公用總線5 5把導航數據：平台速度，位 置，高度’航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 (8)從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球定

194 591241 五、發明說明（61) 位系統處理器4 0之微處理器4 5 4，用於辅助全球定位系統 衛星信號碼跟蹤。 本發明的第三種優選方案的第三種變異方案包括以下 步驟： (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 0的位置，速度，和時間。它們被送到導航 處理板8 0。 (2 )接收來自慣性測量組件2 0之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線5 5把它們送 到導航處理板8 0和控制板5 3。 (3 )從速度傳感器3 1接收與相對地面和水的載體坐 標系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處 理板9 1轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速 度，並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線5 5送 到導航處理板8 0。 (4)用INS處理器進行INS處理。 (5 )在卡爾曼濾波器8 3中混合I N S處理器8 1輸出和 G P S測量。 (6 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I NS處理器8 1 ，以修 正I N S導航解。 (7 )通過公用總線5 5把導航數據··平台速度，位 置，高度，航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 在一些應用中，找北儀、速度傳感器3 2可以和全球定位系

591241 五、發明說明（62) — 統處理器4 0以及慣性測量單元2 〇聯合使用。 因此，本發明的第一種優選方案的第四種變異方案勺 括以下步驟： …匕 (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 0的偽距，載波相位，多普勒頻移，和時 間。它們被送到中央導航與控制處理器5 0之導航處理板 80 ° (2 )接收來自慣性測量組件2 〇之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線5 5把它們'送 到導航處理板8 0和控制板5 3。 (3 )通過公用總線5 5從磁測量儀3 1接收地球磁場向 量，從導航板8 0接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理 板9 0用地球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通 過公用總線將磁航向角送到導航處理板8 〇。 (4 )從速度傳感器3 1接收與相對地面和水的載體坐 標系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處 理板9 1轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速 度，並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線5 5送 到導航處理板8 0。 (5 )用慣性導航系統I NS處理器進行I NS處理。 (6 )在卡爾曼濾波器83中混合INS處理器81輸出、 GPS測量和磁航向角。 (7 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I NS處理器8 1 ’以修

第66頁 591241 五、發明說明（63) 正I NS導航解。 (8) 從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球定 位系統處理器4 0之信號處理器4 5 ’用於辅助全球定位系統 衛星信號碼及載波相位跟蹤。 (9) 把全球定位系統處理器40之信號處理器45輸 出，INS處理器81輸出，卡爾曼濾波器83輸出，注入載波 整相位模糊解模塊8 2，以確定全球定位系統衛星信號載波 相位整模糊數。 (1 0 )從載波整相位模糊解模塊8 2輸出載波相位整糊 數給卡爾曼濾波器8 3，以進一步改善定位精度。 (1 1 )通過公用總線5 5把導航數據··平台速度，位 置，高度，航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 本發明的第二種優選方案的第四種變異方案包括以下 步驟： (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 0的偽距，多普勒頻移，和時間。它們被送 到導航處理板8 0。 (2 )接收來自慣性測量組件2 0之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線5 5把它們送 到導航處理板80和控制板53。 (3 )通過公用總線5 5從磁測量儀3 1接收地球磁場向 量，從導航板8 0接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理 板9 0用地球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通

591241 五、發明說明（64) 過公用總線將磁航向角送到導航處理板8 0。 (4)從速度傳感器31接收與相對地面和水的載體坐 標系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處 理板9 1轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速 度，並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線5 5送 到導航處理板8 0。 (5 )用INS處理器進行INS處理。 (6 )在卡爾曼濾波器83中混合INS處理器81輸出、 GPS測量和磁航向角。 (7 )反饋卡爾曼濾波器83輸出到INS處理器81 ，以修 正INS導航解。 (8 )通過公用總線5 5把導航數據：平台速度，位 置，高度，航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 (9)從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球定 位系統處理器4 0之微處理器4 5 4，用於辅助全球定位系統 衛星信號碼跟蹤。 本發明的第三種優選方案的第四種變異方案包括以下 步驟： (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 0的位置，速度，和時間。它們被送到導航 處理板80。 (2 )接收來自慣性測量組件2 〇之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線55把它們送

第68頁 591241 五、發明說明（65) 到導航處理板8〇和控制板53。 ^ ( 3 )通過公用總線5 5從磁測量儀3 1接收地球磁場向 量’從導航板80接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理 板9 0用地球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通 過公用總線將磁航向角送到導航處理板8 〇。 (4) 從速度傳感器31接收與相對地面和水的載體坐 標系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處 J里板9 1轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速 度’並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線5 5送 到導航處理板8 〇。 (5) 用INS處理器進行INS處理。 (6 )在卡爾曼濾波器8 3中混合I N S處理器8 1輸出和 GPS測量。 (7 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I NS處理器8 1 ，以修 正INS導航解。 (8)通過公用總線55把導航數據：平台速度，位 置’高度，航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 因此’本發明的第一種優選方案的第五種變異方案包 括以下步驟： (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 〇的偽距，載波相位，多普勒頻移，和時 間。它們被送到中央導航與控制處理器5 〇之導航處理板 80 0 (2 )接收來自慣性測量組件2 0之慣性測量，包括機

591241 五、發明說明（66) 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線55把它們送 到導航處理板80和控制板53。 (3 )接收來自高度測量設備3 0的高度測量，由高度 接口和處理板將它轉變為數字形式的海平面高度，通過公 用總線5 5送到導航處理板8 0和控制板5 3。 (4 )通過公用總線5 5從磁測量儀3 1接收地球磁場向 量，從導航板80接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理 板9 0用地球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通 過公用總線將磁航向角送到導航處理板8 0。

(5 )從速度傳感器3 1接收與相對地面和水的載體坐 標系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處 理板9 1轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速 度，並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線5 5送 到導航處理板80。 (6 )用慣性導航系統I NS處理器進行I NS處理。 (7 )在卡爾曼濾波器8 3中混合I N S處理器8 1輸出、 GPS測量和磁航向角。 (8 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I N S處理器8 1 ，以修 正INS導航解。

(9)從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球定 位系統處理器4 0之信號處理器4 5，用於輔助全球定位系統 衛星信號碼及載波相位跟蹤。 (1 0 )把全球定位系統處理器4 0之信號處理器4 5輸

第70頁 591241 五、發明說明（67) 出，INS處理器81輸出，卡爾曼濾波器83輸出，注入載波 整相位模糊解模塊8 2，以確定全球定位系統衛星信號載波 相位整模糊數。 (1 1 )從載波整相位模糊解模塊8 2輸出載波相位整糊 數給卡爾曼濾波器8 3，以進一步改善定位精度。 (12)通過公用總線5 5把導航數據：平台速度，位 置，高度，航向和時間從INS處理器81輪出給控制板53。 本發明的第二種優選方案的第五種變異方案包括以下 步驟： (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 0的偽距，多普勒頻移，和時間。它們被送 到導航處理板80。 (2 )接收來自慣性測量組件2 0之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線55把它們送 到導航處理板80和控制板53。 (3 )接收來自高度測量設備3 0的高度測量，由高度 接口和處理板將它轉變為數字形式的海平面高度，通過公 用總線5 5送到導航處理板8 〇和控制板5 3。 (4 )通過公用總線5 5從磁測量儀3 1接收地球磁場向 量’從導航板8 0接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理 板9 0用地球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通 過公用總線將磁航向角送到導航處理板8 〇。 (5 )從速度傳感器3 1接收與相對地面和水的載體坐

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五、發明說明（68) 標系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處 理板9 1轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速 度，並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總送 到導航處理板8 0。 ' (6 )用INS處理器進行INS處理。 (7 )在卡爾曼濾波器83中混合INS處理器81輪出、 G P S測量和磁航向角。 (8 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I NS處理器8 1 ，以修 正INS導航解。 夕

(9 )通過公用總線5 5把導航數據：平台速度，位 置’南度’航向和時間從INS處理器81輸出給控制板53。 (10)從INS處理器81把速度和加速度數據注入全球 定位系統處理器4 0之微處理器4 5 4，用於輔助全球定位系 統衛星信號碼跟蹤。 本發明的第三種優選方案的第五種變異方案包括以下 步驟： (1 )進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器4 0的位置，速度，和時間。它們被送到導航 處理板8 0。

(2 )接收來自慣性測量組件2 〇之慣性測量，包括機 體角速率及比力，通過IMU接口和處理板60把它們轉換為 機體加速度和轉動之數字量，並通過公用總線55把它們送 到導航處理板8 0和控制板5 3。 (3 )接收來自高度測量設備3 〇的高度測量，由高度

第72頁 591241 五、發明說明（69) 接口和處理板將它轉變為數字形式的海平面高度，通過公 用總線55送到導航處理板80和控制板53。 (4 )通過公用總線5 5從磁測量儀3 1接收地球磁場向 量，從導航板80接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理 板9 0用地球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通 過公用總線將磁航向角送到導航處理板8 〇。

(5) 從速度傳感器31接收與相對地面和水的載體坐 標系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處 理板9 1轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速 度，並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線5 5送 到導航處理板8 0。 (6) 用INS處理器進行INS處理。 (7 )在卡爾曼濾波器8 3中混合I N S處理器8 1輸出和 GPS測量。 (8 )反饋卡爾曼濾波器8 3輸出到I N S處理器8 1 ，以修 正INS導航解。 (9 )通過公用總線5 5把導航數據：平台速度，位 置，高度，航向和時間從INS處理器81 輸出給控制板5 3。

為了獲得對飛行控制有用的真實空速和氣壓高度測 量，通用導航和控制盒進一梦包括空氣數據傳感器33。如 第二十八圖所示，空氣數據傳感器33進一步包括一個提供 靜態壓力和壓力測量的靜態麈力傳感器’和提供動態壓力 和自由空氣流溫度測量的動態塵力傳感器和探測器3 3 0 2。

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五、發明說明（70) 空氣數據接口和處理板9 3採用空氣數據方程士 板5 3的氣壓高度和真實空速測量。 #算相對控制

在本發明的飛機應用中，飛機能避免與 撞是很重要的。因此，通用導航和控制盒14 面和水面碰 形數據庫34。地形數據庫能提供用戶當前位一步包括地 高度。如果可能與地形相撞，提供的用戶當十周圍地形的 形的高度由地形數據庫接口和處理板93通^ ^位置周圍地 一步與來自導航處理板80的用戶高度比較。2用總線5 5進 形相撞，地形數據庫接口和處理板9 3將地形4果可能與地 送到控制板5 3。控制板5 3將地形相撞警告^ =撞警告信息 16上，如第十二圖所示，地形數據庫722可以〜由顯示在面板 地形數據庫接口和處理板9 3的地形數據所代替接收來自 在本發明的運載體應用中，飛機能避免 。 撞是很重要的。因此，通用導航和控制盒丨4進f圍物體碰 個目標檢測系統3 5。 —步包括一 目標檢測系統3 5用來獲得鄰近物體的位 系統提供目標在周圍發現的通知。目標檢測^ °目標檢測 要辨別目標的詳細特徵，雖然它有時能做到;;=35沒有必 在附近是一個簡單的警告，提起進一步的注专有一個目標 目標檢測受目標特徵的影響，目標特徵; 周圍環境與背景的充分條件。例如，目標檢別目標與

告是一架飛機，它可能是波音74 7或空中客車32〇統35能警 目標檢測系統接口與處理板9 4得到目標的。 離。當這兩個參數已知，用合適的邏輯公式炎 動和距 八采解決避碰問

591241 五、發明說明（71) 題。 如第二十九圖所不，目標檢測系統3 5可以是圖像3 5 0 1 或傳感器3502。傳感器3502包括雷達、激光、激光雷達、 聲納、紅外和視頻，它能覆蓋周圍視野的全部或部分。 圖像3501可以是被動或主動圖像，包括LDRI (激光動態距 離傳感器）圖像。 如第二十九圖所示，目標檢測系統3 5進一步可能是來 自友方運載體的位置，以避免與友方運載體相撞。 本發明的目標檢測系統接口與處理板9 4主要具有以下特 點： (1 )目標檢測系統接口與處理板9 4在一定的時間歷 元確定與可能接近目標的目標狀態。 (2 )目標檢測系統接口與處理板9 4接收來自目標檢 測系統3 5的接近目標的位置信息。位置信息包括當前時間 歷元和位置、速度向量。 (3 )目標檢測系統接口與處理板9 4計算和確定接近 目標範圍（AOZ ) 。AAZ定義為接近目標的可達空域。 (4 )目標檢測系統接口與處理板9 4接收來自導航處 理板8 0的主位置信息。位置信息包括當前時間歷元和位 置、速度向量。 (5 )目標檢測系統接口與處理板9 4基於當前位置信 息計算和確定下一個歷元可能到達的區域。 採用一定的邏輯計算兩個區域的交叉，採用應當的準 則確定本身的警告狀態。

第75頁 591241 五、發明說明（72) 警告狀態通過控制板5 3輸出到顯示面板1 6。 基於下列要求設計數據鏈3 5 0 3 : 集團註冊：任何接近空域的運載體必須註冊到避碰通 訊系統獲得通訊資源。 集團刪除··任何離開空域的運載體必須從通訊系統中 刪除以釋放通訊資源。 路由數據交換··在這種數據邏輯下，空域中的每個運 載體都平等地享有其它運載體的信息。 這種信息包括：運載體的實時動態狀態和它的機動參 數。 根據國際標準組織定義（I SO )，任何通訊網絡分成7 φ 層。I S 0為數據網絡設備多用戶設備内部操作開發了開放 系統内部連接（0 S I )協議。 目標檢測系統接口 3 5的前向數據鍵的優選方案設計為 三層系統。最底層為物理網絡結構。中間層提供訪問最底 層和最高層的基本管理設施。在最高通訊層採用應用邏 輯。 底下兩層與特定網絡結構有關。應用層設計包括6個 子模塊：輸入包管理，輸出包管理，包處理邏輯，包匯集 邏輯和在線載體註冊表。 輸入包管理 這個模塊用來接收來自底層數據包。它緩存、分析和 ® 分類輸入數據包。 包處理邏輯

第76頁 591241 五、發明說明（73) 這個模塊解析包數據，使它可以被上層應用使用。 在線運載體註冊表 這個模塊管理集團成員註冊表。在空域的通訊域内的 每個運載體都保持在註冊表中。這個表用來跟蹤集團所有 成員的通訊狀態。這個表對通訊系統管理是很重要的。 輸出包管理 這個模塊管理傳送緩存，輸出包優先級管理。這個模 塊為底層準備數據包。 包匯集邏輯 這個模塊為通訊系統廣播從上層轉成有關數據包。 在一些應用中，例如，手持導航器，用戶必須與其它 籲 用戶交換用戶位置信息。因此，通用導航和控制盒1 4進一 步包括一個無線通訊設備36。 在一些應用中，例如，手持導航器，用戶必須通過 訪問帶有用戶信息的地形數據庫顯示位置和周圍信息。因 此，通用導航和控制盒14進一步包括顯示設備37。

第77頁 591241 圖式簡單說明 圖示說明 第一圖：係一方塊圖用來說明一通用導航與控制盒。 依照本發明，該盒裝有一個飛行管理系統，一飛行控制系 統，一個自動相關監視系統，一個駕駛艙顯示系統，一個 加強型地面鄰近告警系統，一個氣像雷達，和一個衛星 通信系統。 第二圖：係依照本發明的通用導航與控制盒方塊圖。 第三圖：係方塊圖，依照本發明用來說明通用導航與 控制盒之結構。 第四圖：係一方塊圖，依照本發明用來說明通用導航 與控制盒内部導航和傳感器數據之流動，以及控制板與其 φ 它航空電子系統間數據之流動。 第五圖-A :係一方塊圖，依照本發明第一優選實現方 案用來說明全球定位系統處理器與來自導航處理板的外部 輔助信息。 第五圖-B :硬體係一方塊圖，依照本發明第二優選實 現方案用來說明全球定位系統處理器與來自導航處理板的 外部輔助信息。 第五圖-C :係一方塊圖，依照本發明第三優選實現方 案用來說明全球定位系統處理器無外部輔助信息。 第六圖-A :係一方塊圖，依照本發明第一優選實現方 案用來說明全球定位系統信號處理器與來自導航處理板的· 外部輔助信息。 第六圖-B :係一方塊圖，依照本發明第二優選實現方

第78頁 591241 圖式簡單說明 案用來說明全球定位系統信號處理器與來自導航處理板的 外部辅助信息。 第六圖-C :係一方塊圖，依照本發明第三優選實現方 案用來說明全球定位系統信號處理器與來自導航處理板的 外部辅助信息。 第七圖：係依照本發明之模擬信號接口方塊圖。 第八圖：係依照本發明之串行信號接口方塊圖。 第九圖：係依照本發明之脈衝信號接口方塊圖。 第十圖：係依照本發明之並行數字信號接口方塊圖。 第十一圖：係一方塊圖，依照本發明用來說明氣壓測 量器件之高度接口及處理板。 第十二圖：係一方塊圖，依照本發明用來說明雷達高 度計之接口及處理板。 第十三圖：係依照上述本發明第一優選實現方案之導 航處理板之組合導航處理方塊圖，包括全球定位系統，慣 性傳感器，和高度測量器件。 第十四圖··係依照上述本發明第二優選實現方案之導 航處理板之組合導航處理方塊圖，包括全球定位系統，慣 性傳感器，和雷達高度計，用來說明一數據融合模塊。 第十五圖：係依照上述本發明第三優選實現方案之導 航處理板之組合導航處理方塊圖，包括全球定位系統，慣 性傳感器，和雷達高度計，用來說明一數據融合模塊。 第十六圖：係依照上述本發明兩種優選實現方案之導 航處理板之慣性導航處理方塊圖。

第79頁 591241 圖式簡單說明 第十七圖：係 航處理板之卡爾曼 第十八圖·係 慣性辅助之導航處 模糊解方塊圖。 第十九圖：係 用導航與控制盒方 第二十圖：係 用導航與控制盒方 第 依照上述本發明兩種優選實現方案之導 濾波器實現方塊圖。 依照上述本發明第一優選實現方案之有 理板之全球定位系統衛星信號載波相位 依照本發明的沒有其它的可選設備的通 塊圖。 依照本發明的帶有其它的可選設備的通 塊圖。 一圖：係一方 其它的可選設備的 第二十二圖： 第二十三圖： 處理板之組合 傳感器，和其 第二十四圖： 處理板之組 慣性傳感器， 導航 慣性 之導 統， 模塊 通用導 係一方 係依照 導航處 它可選 係依照 合導航 和其它 塊圖，依照本發明用來說明帶有 航與控制盒之結構。 塊圖，說明可選的速度傳感器。 上述本發明第一優選實現方案之 理方塊圖，包括全球定位系統， 設備。 上述本發明第二優選實現方案 處理方塊圖，包括全球定位系 可選設備，用來說明一數據融合 之導 統， 模塊 第二十五圖： 航處理板之組 慣性傳感器， 係依照上述本發明第三優選實現方案 合導航處理方塊圖，包括全球定位系 和其它可選設備，用來說明一數據融合 第二十六圖：係依照本發明的應用於手持設備的通

第80頁 591241 圖式簡單說明 用導航與控制盒方塊圖。 第二十七圖：係依照本發明的應用於手持設備的帶 有其它的可選設備的通用導航與控制 盒方塊圖。 第二十八圖：係空速傳感器、空速傳感器接口和處 理板方塊圖。 第二十九圖：係一方塊圖，說明可選的目標檢測系 統0

Claims (1)

1. 591241 六、申請專利範圍 1、一個定位和數據整合方法，包括以下步驟： (a )進行G P S處理和接收G P S測量，包括來自全球定 位系統處理器的偽距，載波相位，多普勒頻移，和時間； 它們被送到中央導航與控制處理器之導航處理板； (b )接收來自慣性測量組件之慣性測量，包括機體 角速率及比力，通過IMU接口和處理板把它們轉換為機體 加速度和轉動之數字量，並通過公用總線把它們送到導航 處理板和控制板； (c )通過公用總線從磁測量儀接收地球磁場向量， 從導航板接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理板用地 球磁場向量測量、俯仰和橫滚計算磁航向角，通過公用 總線將磁航向角送到導航處理板； (d )用慣性導航系統I N S處理器進行I N S處理； (e )在卡爾曼濾波器中混合INS處理器輸出和GPS測 量； (f )反饋卡爾曼濾波器輸出到I NS處理器，以修正 INS導航解； (g )從I N S處理器把速度和加速度數據注入全球定位 系統處理器之信號處理器，用於辅助全球定位系統衛星信 號碼及載波相位跟蹤； (h )把全球定位系統處理器之信號處理器輸出，I N S 處理器輸出，卡爾曼濾波器輸出，注入載波整相位模糊解 模塊，以確定全球定位系統衛星信號載波相位整模糊數； (i )從載波整相位模糊解模塊輸出載波相位整糊數

   第82頁 591241 六、申請專利範圍 中，步驟（e )進一步包括在卡爾曼濾波器中整合相對地 面或水面載體坐標系高度測量的步驟者。 7、 如申請專利範圍第6項所述之定位和數據整合方法，其 中，步驟（j )由公用總線從I N S處理器和控制板輸出的導 航數據包括高度者 。 8、 如申請專利範圍第2項所述之定位和數據整合方法，其 中，步驟（b)後進一步包括以下的步驟： 從高度測量設備中接收高度測量； 由高度接口和處理板將它轉變為數字形式的海平面高 度；

   通過公用總線將海平面高度送到導航處理板和控制板 者。 9、 如申請專利範圍第8項所述之定位和數據整合方法，其 中，步驟（e )進一步包括在卡爾曼濾波器中整合相對地 面或水面載體坐標系高度測量的步驟者。 1 0、如申請專利範圍第9項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（j )由公用總線從I NS處理器和控制板輸出的 導航數據包括高度者。 11、一個定位和數據整合方法，包括以下的步驟：

   (a ) 進行G P S處理和接收G P S測量，包括來自全球定 位系統處理器的偽距，載波相位，多普勒頻移，和時間； 它們被送到中央導航與控制處理器之導航處理板； (b )接收來自慣性測量組件之慣性測量，包括機體 角速率及比力，通過IMU接口和處理板把它們轉換為機體

   第84頁 591241 六、申請專利範圍 加速度和轉動之數字量，並通過公用總線把它們送到導航 處理板和控制板者； (c )從速度傳感器接收與相對地面和水的載體坐標 系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處理 板轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速度， 並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線送到導航 處理板， (d ) 用慣性導航系統I N S處理器進行I N S處理； (e )在卡爾曼濾波器中混合INS處理器輸出、GPS測 量和磁航向角； (f )反饋卡爾曼濾波器輸出到I NS處理器，以修正 INS導航解； (g )從I N S處理器把速度和加速度數據注入全球定位 系統處理器之信號處理器，用於輔助全球定位系統衛星信 號碼及載波相位跟蹤； (h )把全球定位系統處理器之信號處理器輸出，I N S 處理器輸出，卡爾曼濾波器輸出，注入載波整相位模糊解 模塊，以確定全球定位系統衛星信號載波相位整模糊數； (i )從載波整相位模糊解模塊輸出載波相位整糊數 給卡爾曼濾波器，以進一步改善定位精度； (j )通過公用總線把導航數據：平台速度，位置， 高度，航向和時間從I N S處理器輸出給控制板者。 1 2、如申請專利範圍第1 1項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（e)進一步包括在卡爾曼滤波器中整合相

   第85頁 591241 六、申請專利範圍 對地面或水面載體坐標系速度測量的步驟者。 1 3、如申請專利範圍第1 2項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（b)後進一步包括以下的步驟： 從高度測量設備中接收高度測量； 由高度接口和處理板將它轉變為數字形式的海平面高 度； 通過公用總線將海平面高度送到導航處理板和控制板 者。 1 4、如申請專利範圍第1 3項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（e)進一步包括在卡爾曼濾波器中整合相對 地面或水面載體坐標系高度測量的步驟者。 1 5、如申請專利範圍第1 4項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（j )由公用總線從I N S處理器和控制板輸出的 導航數據包括高度者。 16、一個定位和數據整合方法，包括以下的步驟： (a )進行G P S處理和接收G P S測量，包括來自全球定 位系統處理器的偽距，載波相位，多普勒頻移，和時間， 它們被送到中央導航與控制處理器之導航處理板； (b )接收來自慣性測量組件之慣性測量，包括機體 角速率及比力，通過IMU接口和處理板把它們轉換為機體 加速度和轉動之數字量，並通過公用總線把它們送到導航 處理板和控制板； (c )從速度傳感器接收與相對地面和水的載體坐標 系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處理

   第86頁 591241 六、申請專利範圍 19、 如申請 其中，步驟 地面或水面20、 如申請 其中，步驟 從高度 由南度 度； 通過公 者。 21、 如申請 其中，步驟 地面或水面 22、 如申請 其中，步驟 的導航數據23、 如申請 其中，步驟 從高度 由高度 度； 通過公 者。2 4、如申請 專C載 利 體 法對 目 方7 合合 整整 據中 數皮。 和、/者 位丨驟 V又 《疋爾# 之 的 述.量 Γ在 所V 項d度 8包i 1步速 第 系® ^ # 範 坐 法 方 合 整 據 數 和 位 定 之 述 所 項 9 IX 第 圍 範 利 專 觸 步 的 下 以 括 高 面 平 海 的 式 形 字 •，數 量為 測變 度轉 高f ί ^ 進中理 備處 ^設和 }量口 C測接 板 制 控 和 板 J1 處 航 導 到 送 度 高 面 平 海 將 線 總 用 專C載專C包專 利 體 述\量 斤在J^ ^ ^ 20f ^ 2步 第 系® V 範 坐 所 項 2 第 圍 範 利 從 線 總 用 公 由 位h驟 定殳步 之 法對 方f 合合 整整 據中 故器 數皮。 和：：者 法出 方輸 合板 整制 據控 數和 和器 位理 定處 爾：-5 f的之NS 法 方 合 整 據 數 和 位 定 之 述 所 項 0 7 11 者第 度圍 高範 括利 驟 步 的 下 以 括 包 步 一 進 後 高 面 平 海 的 式 形 字 •，數 量為 測變 度轉 高它 收將 接板 中理 備處 設和 量 口 測接 板 制 控 和 板 J1 處 航 導 到 送 度 高 面 平 海 將 線 總 用 法 方 合 整 據 數 和 位 定 之 述 所 項 3 2 第 圍 利 專

   第88頁 591241 六、申請專概ϋ 1 ' ' " ^ /、中 步驟（e)進一步包括在卡爾曼濾波器中整合相對 地面或水，栽體坐標系高度測量的步驟者。 2 5、如申請專利範圍第2 4項所述之定位和數據整合方法， 其中’步驟（g )由公用總線從I NS處理器和控制板輸出的 叉航高度者。 疋位和數據整合方法，包括以下的步驟： (a ) 進行GPS處理和接收GPS測量，包括來自全球定 位系統處理器的偽距，多普勒頻移，和時間，它們被送到 導航處理板； 、（b )接收來自慣性測量組件之慣性測量，包括機體 角速率及比力，通過IMU接口和處理板把它們轉換為機體 加速度和轉動之數字量，並通過公用總線把它們送到導航 處板和控制板； (c、）從速度傳感器接收與相對地面和水的載體坐標系速 度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處理板轉 換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速度，並將 相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線送到導航處理 板； (d ) (e ) (f ) 航解 (g ) 用慣性導航系統INS處理器進行INS處理； 在卡爾曼濾波器中混合INS處理器輸出和GPS測量； 反饋卡爾曼濾波器輸出到I N S處理器，以修正I n S導 通過公用總線把導航數據：平台速度，位置，航向 和時間從I N s處理器輸出給控制板； 第89頁 591241 中 六 處 圍N 範I 利從 專 器 請} £ 1J1 統碼 系號 位信 定星 球衛 全統 入系 注位 據定 數球 度全 速助 加輔 和於 度用 -\ga 叇， 把器 器理 理處 處號 NS信 之 請驟 。申步 者如， 蹤、中 跟27其 法 方 合 整 據 數 和 位 定 之 述 所 項 6 2 第 圍 範 利 專 對 相 合 整 中 器 波 曼 爾 卡 在 括 包 步 1 進 法 方 合 整 據 。數 者和 驟位 步定 的之 量述 測所 度項 J.R) T. 速2 系第進 標圍、 後 坐範 體利b) 載專C 面請驟 水申步 或如， 面、中 地28其 驟 步 的 下 以 括 包 步 一 高 面 平 海 的 式 形 字 •，數 量為 測變 度轉 高它 收將 接板 中理 備處 設和 量 口 測接 度度 高高 從由 度 者29 板 控 和 板 J1 處 航 導 到 送 度 高 面 平 海 將 線 總 用 公 過 通 法 方 合 整 據 數 和 位 定 之 述 所 項 8 2 第 圍 利 專 請 申 如 e 體利 載專 驟面請 步水申 ，或如 中面、 其地30 ΛΜν V圍 坐範 對 相 合 整 中 器 波 慮 曼 卡 在 括 包 步 法 方 合 整 據 。數 者和 驟位 步定 的之 量述 tnj. 須//1 度項 高29 系第 的 出 輸 板 制 控 和 器 ίι 處 S Ν _—- 從法1 丨 悤 合 。整 者據 度數 g高和 彳括位 驟包定 步據個 ，數一 中航、 其導31 用 公 由 驟 步 的 下 以 括 包 ❿ 行 進 m.l J1 處 統 系 位 定 解 航 導 S時 GP和 收度 接速 和， 理置 處位 S沟 P含 丨器 間 來 括 包 球 全 處 航 導 到 送 被 們 它 板 J1 量 測 性 貫 之 件 組 量 測 性 慣 自 來 收 接 體 機 括 包 第90頁 "'i Μ 591241 六、申請專利範圍 角速率及比力，通過iMU接口和處理板把它們轉換 加速度和轉動之數字量，並通過公用總線把它們' ^ 處理板和控制板； < 到導航 、（c )通過公用總線從磁測量儀接收地球磁場， 從導航板接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和 °置’ 球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通 總線將磁航向角送到導航處理板； a (d)用INS處理器進行INS處理； 2 )在卡爾曼濾波器中混合INS處理器輸出和Gps 上解〕·反饋卡爾曼濾波器輸出到INS處理器，以修正INS導 U)通過公用總線把導航數據： 和時間從1NS處理器輪出給控制板者。 叙向 3i i如ί請專利範圍第31項所述之定位和數據整合方法， 二I的二進一步包括在卡爾曼滤波器中整合磁航 向角的步驟者。 3 31如1晴專利範圍第3 2項所述之定位和數據整合方法， 其中:=驟（b)後進一步包括以下的步驟： 、二度傳感器接收與相對地面和水的載體坐標系速度 成比例的原始信號測量； 度傳感器接口和處理板轉換原始信號測量到相對 地面和水的載體坐標系速度； τ对 f =相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線送到 導航處理板者。

   第91頁 591241 第 圍 範 Λ 專C 圍請驟 範申步 利α 專如， 7巾 六^其 進 ，對 法相 方合 合整 整中 據器 數波 和濾 位曼 定爾 之卡 述在 所括項, 3包 步 法 方 合 整 據 數 和 位 步定 的之 量述 測所 度項 速34 系第 標圍 坐範 體禾 載專C 面請驟 水申步 或如， 面、中 地55其 者 驟 驟 步 的 下 以 括 包 步一 進 後 b 面 平 海 的 式 形 字 •，數 量為 測變 度轉 高它 收將 接板 中理 備處 設和 量口 測接 度度 高高 從由 度 高 制 控 和 板 frtc. J1 處 航 導 到 送 度 高 面 平 海 將 線 總 用 公 過 通 法 方 合 整 據 數 和 位 定 之 述 所 項 5 3 第 圍 範 利 專 請 申 。如 者、 板6 才3 進 系 標 坐 311 e铝 (β 4与 驟面 步水 ，或 中面 其地 括 包 步 高 利) 專C 請驟 申步 如， 、中 37其 3 第 圍 測所 度項 對 相 合 整 中 器 Ο 波^ 慮者 、、/ -WR,if i步 UsL 一,的 卡 量 在 從 線 總 用 公 由 ，的 法出 方輸 合板 整制 據控 數和 和器 位理 定處 之NS 述 法 方 合 整 據 數 和 位 定 之 述 所 項 2 3 。第 者圍 度範 高利 括專 包請 據申 數如 航、 導38 3 驟 步 中 其 高高 從由 面 平 海 的 式 : 形 驟 字 步；數 的量為 下測變 以度轉 括高它 包收將 步接板 一中理 進備處 後設和 }量口 (b測接 度度 度 高 制 控 和 板 J1 處 航 導 到 送 度 高 面 平 海 將 線 總 用 公 過 通 者 板 法 方 合 整 據 數 和 位 定 之 述 所 項 8 3 第 圍 範 利 專 請 申 如

   第92頁 591241 六、申請專利範圍 — 其中’步驟（e )進一步包括在卡爾曼濾波器中整合相對 地面或水面栽體坐標系高度測量的步驟者。 40、 如申請專利範圍第39項所述之定位和數據整合方法， 其中’步驟（g )由公用總線從丨NS處理器和控制板輪出 導航數據包括高度者。 41、 一個定位和數據整合方法，包括以下的步驟： (a )進行GPS處理和接收GPS導航解，包括來自全球 定位系統處理器的位置，速度和時間；它們被送到導航 處理板，

   (b )從速度傳感器接收與相對地面和水的載體坐標 系速度成比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處理 板轉換原始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速度， 並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線送到導航 處理板； (c )通過公用總線從磁測量儀接收地球磁場向量， 從導航板接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理板用地 球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通過公用總 線將磁航向角送到導航處理板； (d)用INS處理器進行INS處理； (e )在卡爾曼濾波器中混合INS處理器輸出和GPS測 量；

   (f )反饋卡爾曼濾波器輪出到〖N S處理器，以修正I n S導 航解； (g )通過公用總線把導航數據：平台速度，位置，航向

   第93頁 591241 六、申請專利範圍 和時間從I N S處理器輸出給控制板者。 4 2、如申請專利範圍第4 1項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（e)進一步包括在卡爾曼濾波器中整合相對 地面或水面載體坐標系高度測量的步驟者。 4 3、如申請專利範圍第4 2項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（b)後進一步包括以下的步驟： 從高度測量設備中接收高度測量； 由高度接口和處理板將它轉變為數字形式的海平面 高度； 通過公用總線將海平面高度送到導航處理板和控制板 者。 4 4、如申請專利範圍第4 3項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（e)進一步包括在卡爾曼濾波器中整合相對 地面或水面載體坐標系高度測量的步驟。 4 5、如申請專利範圍第4 4項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（g )由公用總線從I N S處理器和控制板輸出的 導航數據包括高度者。 46、一個通用導航和控制盒，包括： 一慣性測量組件（I M U )用於提供慣性測量，包括載體 轉動角速率和比力； 一全球定位系統（GPS)處理器用於提供GPS測量，包括 偽距，載波相位和多普勒頻率； 一中心導航和控制處理器用於處理該GPS測量，該慣 性測量，和該運載體高度測量來導出導航解，該中心導航

   第94頁 591241 六、申請專利範圍 和控制處理器與該GPS處理器相連，與該IMU相連，與一數 據總線相連’該中心導航和控制處理器包括一 I Μ U接口和 預處理板，一導航處理板，一共享内存卡用於存儲數據， 一總線裁決器用於監視和管理一公用總線和一數據總線’ 一控制板用於用於控制數據流；其中該導航處理板與該 G P S處理器和一數據總線相連，該數據總線用於接收該G P S 測量，·該I M U接口和預處理板與該I μ卩相連，用於接收來自 該I M U的慣性測量’並將該慣性測量轉換為載體加速度和 旋轉角速率的數字量，並將該載體的加速度和旋轉角速率 送給該導航處理板和該控制處理板；

   一個找北儀’通過找北儀接口、處理板和公用總線為 導航處理板提供導航和控制盒的載體航向測量者。 4 7、如申請專利範圍第4 6項所述通用導航和控制盒，其 中，該找北儀是一個敏感地球磁場的磁傳感器，測量載體 的航向角’通過公用總線從磁測量儀接收地球磁場向量， 從導航板接收俯仰和橫滾角，由找北儀接口和處理板用地 球磁場向量測量、俯仰和橫滾計算磁航向角，通過公用總 線將磁航向角送到導航處理板者。 “

   4 8、如申請專利範圍第4 7項所述通用導航和控制盒，其 中’進一步包括一個速度傳感器，由速度傳感器接口、處 理板和公用總線，提供相對地面和水的通用導航和控制盒 的載體的速度測量者。 49、如申請專利範圍第48項所述通用導航和控制盒，其 中’速度傳感器產生與相對地面和水的載體坐標系速度成

   591241 六、申請專利範圍 比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處理板轉換原 始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速度，並將相對 地面和水的載體坐標系速度由公用總線送到導航處理板 者。 5 0、如申請專利範圍第4 9項所述通用導航和控制盒，其 中，進一步包括一個提供高度測量、高度接口和測量板的 高度測量設備，它和高度測量設備相連，將從高度設備中 接收的高度轉變為數字形式的海平面高度，通過公用總線 將海平面高度送到導航處理板和控制板者。

   51、如申請專利範圍第5 0項所述通用導航和控制盒，其 中，進一步包括一個空氣數據傳感器，空氣數據傳感器包 括一個提供靜態壓力和壓力測量的靜態壓力傳感器，提供 動態壓力和自由空氣流溫度測量的動態壓力傳感器和探測 器，和一個採用空氣數據方程計算相對控制板的氣壓高度 和真實空速測量的空氣數據接口和處理板者。 5 2、如申請專利範圍第4 6項所述通用導航和控制盒，其 中，進一步包括一個提供高度測量、高度接口和測量板的 高度測量設備，它和高度測量設備相連，將從高度設備中 接收的高度轉變為數字形式的海平面高度，通過公用總線 將海平面高度送到導航處理板和控制板者。

   5 3、如申請專利範圍第4 6項所述通用導航和控制盒，其 中，速度傳感器產生與相對地面和水的載體坐標系速度成 比例的原始信號測量，由速度傳感器接口和處理板轉換原 始信號測量到相對地面和水的載體坐標系速度，並將相對

   第96頁 591241 六、申請專利範圍 步包括一個地形數據庫，它提供用戶當前位置周圍地形的 高度；提供的用戶當前位置周圍地形的高度由地形數據庫 接口和處理板通過公用總線進一步與來自於導航處理板的 運載體的高度比較，以確定是否與地形相撞者。 5 9、如申請專利範圍第5 5項所述通用導航和控制盒，進一 步包括一個一個目標檢測系統和目標檢測系統接口與處理 板；目標檢測系統用來獲得鄰近物體的位置，提供目標在 周圍發現的通知；目標檢測系統接口與處理板在每個當前 時間歷元確定與可能接近目標的目標狀態，接收來自目標 檢測系統的接近目標的位置信息；位置信息包括當前時間 歷元和位置、速度向量者。 6 0、如申請專利範圍第5 5項所述通用導航和控制盒，進一 步包括一個一個目標檢測系統和目標檢測系統接口與處理 板；目標檢測系統用來獲得鄰近物體的位置，提供目標在 周圍發現的通知；目標檢測系統接口與處理板在每個當前 時間歷元確定與可能接近目標的目標狀態，接收來自目標 檢測系統的接近目標的位置信息；位置信息包括當前時間 歷元和位置、速度向量者。 61、如申請專利範圍第5 5項所述通用導航和控制盒，進一 步包括一個一個目標檢測系統和目標檢測系統接口與處理 板；目標檢測系統用來獲得鄰近物體的位置，提供目標在 周圍發現的通知；目標檢測系統接口與處理板在每個當前 時間歷元確定與可能接近目標的目標狀態，接收來自目標 檢測系統的接近目標的位置信息；位置信息包括當前時間

   第98頁 591241 六、申請專利範圍 一"~ — 歷元和位置、速度向量者。 6^二如申請專利範圍第4 7項所述通用導航和控制盒，進一 μ ^括一個提供高度測量、高度接口和測量板的高度測量 =^ :它和高度測量設備相連，將從高度設備中接收的高 2轉變為數字形式的海平面高度，通過公用總線將海平面 南度送到導航處理板和控制板者。 63、一個通用導航和控制盒，包括： 一慣性測量組件（I MU )用於提供慣性測量，包括載體 轉動角速率和比力； 一全球定位系統（GPS)處理器用於提供叮3測量，包括 偽距，載波相位和多普勒頻率； 一中心導航和控制處理器用於處理該“5測量，該慣 性測量，和該運載體高度測量來導出導航解，該中心導航 和控制處理器與該GPS處理器相連，與該mu相連，與一數 據總線相連；該t心導航和控制處理器包括一〖μ U接口和 預處理板’ 一導航處理板，一共享内存卡用於存儲數據， 一總線裁決器用於監視和管理一公用總線和一數據總線， 一控制板用於用於控制數據流；其中該導航處理板與該 GPS處理器和一數據總線相連，該數據總線用於接收該GPS 測量；該IMU接口和預處理板與該IMU相連，用於接收來自 該I M U的慣性測量，並將該慣性測量轉換為載體加速度和 旋轉角速率的數字量，並將該載體的加速度和旋轉角速率 送給該導航處理板和該控制處理板； 一個速度傳感器，通過速度傳感器接口、處理板和

   591241 六、申請專利範圍 公用總線為 盒的載體速 64 、如申請 中，速度傳 比例的原始 始信號測量 地面和水的 者。 65、如申請 一步包括一 量設備，它 高度轉變為 面高度送到 6 6、如申請 一步包括一 導航處理板提供相對地面或水面的導航和控制 度測量者。 專利範圍第63項所述之通用導航和控制盒，i 感器產生與相對地面和水的載體坐標系速度 信號'm度傳感器•口和處理板轉換原 到相對地面和水的栽體坐標系速度，並將相對 載體坐標系速度由公用總線送到導航處理板 量設 高度 面高 67 ' 一步 提供 力和 一個 空速 備，它 轉變為 度送到 如申請 包括一 靜態壓 自由空 採用空 測量的 專利範圍 個提供高 和高度測 數字形式 導航處理 專利範圍 個提供高 和高度測 數字形式 導航處理 專利範圍 個空氣數 力和壓力 氣流溫度 氣數據方 空氣數據 第63項 度測量 量設備 的海平 板和控 第64項 度測量 量設備 的海平 板和控 第6 6項 據傳感 測量的 測量的 程計算 接口和 所述之通用 、高度接口 相連，將從 面高度，通 制板者。 所述之通用 '鬲度接口 相連，將從 面高度，通 制板者。 所述之通用 器’空氣數 靜態壓力傳 動態壓力傳 相對控制板 處理板者。 導航和控制盒，進 和測量板的高度測 尚度設備中接收的 過公用總線將海平 導航和控制盒，進 和測量板的高度測 高度設備中接收的 過公用總線將海平 導航和控制盒，進 據傳感器包括一個 感器，提供動態壓 感和探測器，和 的氣壓高度和真實 第100頁 591241

   6 8、如 一步包 的高度 庫接口 的運載 6 9、如 第6 4項 導航和 系統， 顯示系 申請專 括一個 ;提供 和處理 體的高 中請專 或第66 控制處 一飛行 統，一 一衛星通信系 利範圍 地形數 的用戶 板通過 度比較 利範圍 項所述 理器通 控制系 加強型 統相連 第66項 據庫， 當前位 公用總 ，以確 第47項 之通用 過該數 統，一 地面臨 者0 所述之 它提供 置周圍 線進一 定是否 、第49 導航和 據總線 自動相 近告警 通用 用戶 地形步與 與地 項、 控制 有選 關監 系統 導航和控制盒，進 當前位置周圍地形 的高度由地形數據 來自於導航處理板 形相撞者。 第50項、第55項、 盒，其中，該中心 擇地與一飛行管理 視系統，一駕駛艙 ，一氣象雷達，和 、如申請專利範圍第69項所述之通用導航和控制盒，其 =，該IMU接口和預處理板包括一模擬信號接口，該模擬、 1號接口是一多通道模擬數字（A/D)轉換電路板，用於將 模擬IMU信號轉換為數字數據，該模擬信號接口包括一與 I MU相連接的多通道低通濾波器，一連接在該多通道低通 渡波器和該公用總線之間的多通道A/D轉換電路，和一與 該公用總線相連的D Μ A接口；該模擬信號接口還包括一連 接在該多通道A/D轉換電路和該DMA接口之間的定時電路； 其中該I MU模擬信號經由該多通道低通濾波器濾波， 該滤波後的模擬IMU信號送給該多通道A/D轉換電路，該定 時電路為該多通道A/D轉換電路提供一採樣頻率，該多通 道A/D轉換電路採樣並數字化該濾波後的模擬IMU信號，該 定時電路同時也觸發該DMA接口；

   第101頁

   591241 /、、申請專利範圍 後 其中該多通道A/D轉換電路進行採樣和數字化操作之 該D Μ A接口通過該公用總線通知該導航處理板和該控 制板； 該其中該導航處理板和該控制板接收到該DMA信號後， 二多通道A/D轉換電路輸出該數字化的IMU數據到該公用總 綠者。 71 λ '如申請專利範圍第6 9項所述之通用導航和控制盒，其 ^ ’該IMU接口和預處理板包括一串行信號接口，該串行 ^號接口是一多通道Rs —485通信控制電路板用於串行IMlI 數據’該串行信號接口包括一連接在該丨M U和該通用總線 之間的一 RS-485接口電路，和一連接在該rs-485接口電路 和該公用用總線之間的一中斷電路； 其中該RS - 485接口電路該IMU接收該串行IMU信號； 其中一旦完成該IMU信號接收，該RS-485接口電路通知該 中斷電路，該中斷電路通過該公用總線告訴該導航處理板 和該控制板該IMU數據已準備好； 其中該導航處理板和該控制板通過該公用總線接收來 自該中斷電路的中斷信號之後，該RS - 485接口電路輸出該 I M U數據到該公用總線，該導航處理板和該控制板從該公 用總線上獲取該IMU數據者。 72、如申請專利範圍第69項所述之通用導航和控制盒，其 中，該I MU接口和預處理板包括一脈衝信號接口，該脈衝 信號接口是一多通道頻率數字轉換電路板用於接收脈沖 I M U信號，該脈衝信號接口包括一與該I μ υ相連的加減脈衝 瞧 第102頁 591241 — 六、申請專利範園 隔離電路，一與該公用總線相連的總線接口電路和一中 電路；其中該多通道頻率數字轉換電路板包括一連接在该 加減脈衝隔離電路和該總線接口電路之間的—多通道頻^ 其中該脈衝IMU信號通過該加減脈衝隔離電路從該ΙΜϋ 送給該多通道頻率數字電路，該加減脈衝隔離電路調該 脈衝IMU信號，該多通道頻率數字電路轉換該調節後的 衝I M U信號為數字數據； &

   一旦轉換完成，該數字I MU數據傳給該總線接口電 路，其中該總線接口電路將該數字I Μϋ數據轉換為公用總 線兼容的數字數據，並把該公用總線兼容的數據#輸^出到""該 通用總線； ％ ~ 該總線接口電路觸發該中斷電路來產生中斷作號，兮 中斷信號通過該公用總線告訴該導航處理板和該^制板^ IMU數據已準備好者。 ^ 7 3、如申清專利範圍第6 9項所述之通用導航和控制冬，盆 中，該IMU接口和預處理板包括一並行數字信號接口，該 並行數字信號接口包括一連接在該I M U和該公用總線之間 的一總線接口電路，和一連接在該總線接口電路和該公用 總線之間的中斷電路； 其中該總線接口電路從該IMU接收該並行IMU信號，並 將該並行I MU信號轉換為公用總線兼容的數字數據； 在接收該並行I M U信號之後，該總線接口電路觸發該 中斷電路來產生中斷信號，該中斷信號通過該公用總線告

   第103頁 591241 六、申請專利範圍 訴該導航處理板和該控制板該I M U數據已準備好； 該總線接口電路輸出該I M U數據給該公用總線，該導 航處理板和該控制板從該公用總線接收該I M U數據者。 7 4、如申請專利範圍第6 9項所述之通用導航和控制盒，其 中，該控制板控制和發送導航數據給其它的航空電子系 統；其中該控制板從該I MU接口和預處理板接收該運載體 加速度和角度量，從該高度接口和處理板接收該運載體高 度數據，從該導航板經由該公用總線接收該運載體位置， 速度和時間數據； 其中該控制板經由該總線接口和該數據總線發送該運 載體位置，速度，姿態和時間數據給該飛行管理系統； 其中該控制板經由該總線接口和該數據總線發送該運 載體速度，姿態，和該運載體加速度和角度量給該飛行控 制系統， 其中該控制板經由該總線接口和該數據總線發送該運 載體位置和時間數據給該自動相關監視系統； 其中該控制板經由該總線接口和該數據總線發送該運 載體位置，速度，姿態，和時間數據給駕駛艙顯示系統； 其中該控制板經由該總線接口和該數據總線發送該運載體 位置，速度，和姿態數據給該加強型地面鄰近告警系統； 其中該控制板經由該總線接口和該數據總線發送該運 載體姿態和機體加速度數據給該氣象雷達； 其中該控制板經由該總線接口和該數據總線發送該運 載體位置和姿態數據給該衛星通信系統者。

   第104頁 234 591241 六、申請專利範圍

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   給卡爾曼濾波器，以進一步改善定位精度； (i )通過公用總線把導航數據：平"台逮度，位置， 高度，航向和時間從iNS處理器輪出給控制板者。 2、如申請專利範圍第丨項所述之定位和數據整人盆 中，步驟（e)進一步包括在卡爾曼濾波器中整β合磁航向' 角的步驟者。 3， •如申請專利範圍第2項 所 述之 定 位和 數 據 整 合 方 法 9 步 驟 (b )後進一步包括以- F的步驟 ·· 從高度測量設備中接 收 南度 測 量； 由高度接口和處理板 將 它轉 變 為數 字 形 式 的 海 平 面 南 度 9 通過公用總線將海平 面 高度 Η 到導 航 處 理 板 和 控 制 板 者 Ο 4、 如申請專利範圍第3項 所 述之 定 位和 數 據 整 合 方 法 其 中 ，夕驟（e )進一步包括在卡爾曼濾波器中整合相對地 面 或水面載體坐標系高度 測 量的 步 驟者 〇 5、 如申請專利範圍第4項 所 述之 定 位和 數 據 整 合 方 法 5 其 中 ，少驟（b )後進一步包栝以下的步驟： 從高度測量設備中接 收 高度 測 量； 由尚度接口和處理板 將 它轉 變 為數 字 形 式 的 海 平 面 高 度 ， 通過公用總線將海平 面 高度 送 到導 航 處 理 板 和 控 制 板 者 〇 6 、 如申請專利範圍第5項 所 述之 定 位和 數 據 整 合 方 法 其

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   的載體坐標系速度， 由公用總線送到導航 板轉換原始信號測量到相對地面和水 並將相對地面和水的載體坐標系速度 處理板； (d) 用INS處理器進行INS處理；

   (e) 在卡爾曼濾波器中混合INS處理器輸出和Gps測 (f )反鎮卡爾笑滤波器輸出到IN S處理器，以修正 INS導航解； ’ (g )通過公用總線把導航數據：平台速度，位置， 航向和時間從I N S處理器輸出給控制板； (h )從I NS處理器把速度和加速度數據注入全球定位 系統處理器之微處理器，用於輔助全球定位系統衛星信號 碼跟者。 1 7、如申請專利範圍第1 6項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（e)進一步包括在卡爾曼濾波器中整合磁航 向測量的步驟者。 1 8、如申請專利範圍第1 7項所述之定位和數據整合方法， 其中，步驟（b)後進一步包括以下的步驟： 從速度傳感器接收與相對地面和水的載體坐標系速度 成比例的原始信號測量； 由速度傳感is接口和處理板轉換原始彳§遠測量到相對 地面和水的載體坐標系速度； 並將相對地面和水的載體坐標系速度由公用總線送到 導航處理板者。

   公用總線送到導航處理板 地面和水的載體坐標系速度由 者0 54、如申 步包括一 設備，它 度轉變為 高度送到 5 5、如申 步包括一 設備，它 度轉變為 高度送到 5 6、如申 步包括一 供靜態壓 和自由空 個採用空 速測量的 睛專利範圍第5 3項所成、s m 侗裎祉^命、丨貝斤述通用導航和控制盒，進一 個挺供咼度測量、宾疮 ^ ^ ^ 间度接口和測量板的高度測量 數字开” :Ϊ纟，將從高度設備中接收的高 m ^ 、平面咼度，通過公用總線將海平面 導釭處理板和控制板者。 圍第47項所述通用導航和控制盒，進一 ::同度測量、高度接口和測量板的高度測量 ::度測量設備㈣，將從高度設備中接收的高 數子形式的海平面古译 m ,, 艰卞面冋度，通過公用總線將海平面 導航處理板和控制板者。 叫專利範圍第5 5項所述通用導航和控制盒，進一 個空虱數據傳感器，空氣數據傳感器包括一個提 ，t壓力測量的靜態壓力傳感器，提供動態壓力 ^流溫度測量的動態壓力傳感器和探測器，和一 氣f據方程計算相對控制板的氣壓高度和真實空 空軋數據接口和處理板者。 57、 如申請專利範圍第55項所述通用導航和控制盒，進一 =包括二個地形數據庫，它提供用戶當前位置周圍地形的 咼度，提供的用戶當前位置周圍地形的高度由地形數據庫 接口和處，板通過公用總線進一步與來自於導航處理板的 運載體的高度比較，以確定是否與地形相撞者。 58、 如申請專利範圍第55項所述通用導航和控制盒，進一