[发明专利]一种用于高空无人飞行器的光惯导航一体化装置

说明书

技术领域

本发明属于高空无人飞行装置目标探测、导航与控制技术领域，尤其是一种用于高空无人飞行器的光惯导航一体化装置。

背景技术

近几十年来，我国在导航研究领域取得了突飞猛进的进展，导航技术的应用已经渗透到国民经济发展的各个方面，并且涉及到越来越多的学科领域。

目前国内外高空无人飞行器主要是通过惯导和卫星导航系统组合方式来确保导航精度，最为著名的卫星导航系统是美国的全球定位系统。我国自主研制的“北斗”卫星系统尚未形成完整体系，同时考虑到卫星信号易受电磁干扰、传输质量受天气影响等缺点，使得研究具有高精度、高速度、小型化与一体化特点的光学惯性导航装置成为高空无人飞行器的研究重点。

在现阶段，我国光惯组合导航技术的研究与发展还处于较低的水平，传统的光惯组合导航装置在导航通讯实时化、体积结构小型化、系统装配一体化等方面难于满足当前日益发展的高要求，而且传统的组合导航装置还具有通讯方式冗余与组织结构臃肿等缺点，增加了高空无人飞行器的体积、重量、功耗和成本。因而，进一步研究导航通讯实时化、体积结构小型化、系统装配一体化的光惯组合导航技术满足我国导航事业发展的迫切需求。

发明内容

为了克服现有高空无人飞行装置中组合导航系统存在的通讯方式冗余与组织结构臃肿等缺点，本发明提供了一种用于高空无人飞行器的光惯导航一体化装置，以实现导航通讯实时化、体积结构小型化、系统装配一体化的光惯组合导航技术。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于高空无人飞行器的光惯导航一体化装置，包括光学传感器、导航信息处理腔、惯导设备腔、图像处理模块、处理器控制模块、惯性信息测量模块、惯导设备、第一接插件、第二接插件、第三接插件与第四接插件。

所述光学传感器安装在光惯导航一体化装置最前端，用于实时获取高空无人飞行器下方的目标图像信息。

所述导航信息处理腔安装在光惯导航一体化装置中部，用于安装图像处理模块、处理器控制模块、惯性信息测量模块。

所述惯导设备腔安装在光惯导航一体化装置尾部，用于安装惯导设备。

所述图像处理模块安装在导航信息处理腔的1/2位置处，与光学传感器相连，用于将光学传感器的模拟图像信号转换成数字图像信号，再用JPEG标准算法对数字图像信号进行压缩存储。

所述处理器控制模块通过第一接插件与图像处理模块相连，通过第二接插件和第三接插件，与惯性信息测量模块相连，用于将图像处理模块获得的目标图像特征信息，与惯性信息测量模块获得的三轴角速率和三轴加速度信息融合处理，解算出高空无人飞行器的全姿态信息与位置信息。

所述惯性信息测量模块安装在导航信息处理腔的底部，通过第二接插件和第三接插件，与处理器控制模块相连；通过第四接插件与惯导设备相连，用于实时获取三轴角速率陀螺仪与三轴加速度计的测量数据。

所述惯导设备安装在惯导设备腔内，用于测量高空无人飞行器的三轴角速率和三轴加速度信息，包括三轴角速率陀螺仪和三轴加速度计；三轴角速率陀螺仪与惯性信息测量模块连接，用于测量高空无人飞行器的姿态信息；三轴加速计与惯性信息测量模块连接，其经积分运算得出无人机的位置信息。

所述第一接插件用于连接图像处理模块与处理器控制模块，实现图像处理模块与处理器控制模块之间的数据通信。

所述第二接插件、第三接插件用于连接处理器控制模块与惯性信息测量模块，实现处理器控制模块与惯性信息测量模块之间的数据通信。

所述第四接插件，其特征在于：用于连接惯性信息测量模块与惯导设备，实现惯性信息测量模块与惯导设备之间的数据通信；用于连接光惯导航一体化装置内部设备与外部设备，实现光惯导航一体化装置内部设备与外部设备之间的数据通信。

一种用于高空无人飞行器的光惯导航一体化装置，其一体化特征在于：

一体化同轴安装：光学传感器、导航信息处理腔和惯导设备腔同轴安装，该轴是系统装配中心轴；所述系统装配中心轴由第一中心点、第二中心点与第三中心点三点共线确定；所述第一中心点是光学传感器底座圆心；所述第二中心点是导航信息处理腔底面圆心；所述第三中心点是惯导设备腔底面圆心。

一体化同腔安装：图像处理模块、处理器控制模块、惯性信息测量模块同腔安装，该腔体是导航信息处理腔；图像处理模块安装在导航信息处理腔的1/2位置处，惯性信息测量模块安装在靠近导航信息处理腔的底面，处理器控制模块安装在图像处理模块与惯性信息测量模块的中间位置。

本发明的有益效果是：