[发明专利]一种组合导航系统及获取导航坐标的方法

权利要求书

1.一种MSINS/GNSS组合导航系统，其特征在于，包括：

MEMS模块，所述MEMS模块包括MEMS陀螺仪和MEMS加速度计，所述MEMS陀螺仪用于输出角速度信号，所述MEMS加速度计用于输出加速度信息；

GNSS模块，所述GNSS模块用于接收并输出卫星导航信号；

导航计算机，与所述MEMS模块和所述GNSS模块相连，该导航计算机根据所述MEMS陀螺仪输出的角速度信号、所述MEMS加速度计输出的加速度信息以及所述GNSS模块输出的卫星导航信号进行误差补偿运算、姿态解算、位置速度解算，最终得到本导航系统的位置、姿态、速度信息；

所述导航计算机包括数学平台、滤波计算模块和运动状态监测单元，所述数学平台分别与所述MEMS陀螺仪和所述MEMS加速度计相连，所述运动状态监测单元与所述数学平台相连以获取信息，所述滤波计算模块分别与所述数学平台、所述运动状态监测单元和所述GNSS模块相连，通过所述滤波计算模块提供的惯性误差来对所述数学平台输出的信息进行校准；

所述数学平台包括误差补偿单元、姿态矩阵单元、姿态矩阵计算单元和姿态方位计算单元，所述姿态矩阵计算单元分别与所述误差补偿单元、所述姿态矩阵单元和所述姿态方位计算单元相连；

所述滤波计算模块连接所述姿态矩阵计算单元，以提供一反馈信号至所述姿态矩阵计算单元。

2.如权利要求1所述的MSINS/GNSS组合导航系统，其特征在于，所述MEMS陀螺仪为三轴MEMS陀螺仪，所述MEMS加速度计为三轴MEMS加速度计。

3.如权利要求1所述的MSINS/GNSS组合导航系统，其特征在于，所述GNSS模块具有一片集成有BD/GLONASS/GPS三系统的芯片，该芯片包括BD前端信号处理单元、GLONSS前端信号处理单元、GPS前端信号处理单元和基带处理单元，所述BD前端信号处理单元、所述GLONSS前端信号处理单元、所述GPS前端信号处理单元的信号输出端均与所述基带处理单元的信号输入端相连。

4.如权利要求3所述的MSINS/GNSS组合导航系统，其特征在于，所述GNSS模块还包括有GNSS天线，所述GNSS天线分别与所述BD前端信号处理单元、所述GLONSS前端信号处理单元、所述GPS前端信号处理单元的信号输入端相连接。

5.一种采用权利要求1-4任意一所述的MSINS/GNSS组合导航系统获取导航坐标的方法，其特征在于，包括如下步骤：

误差补偿单元接收MEMS陀螺仪输出的角速度信号以及MEMS加速度计输出的比力加速度信息，并进行误差补偿，输出误差改正过后的角速度、加速度信息；

姿态矩阵计算单元初始时刻利用初始信息进行初始化，后续使用姿态矩阵算法计算相应时刻的姿态矩阵；

姿态矩阵单元运用姿态更新算法更新矩阵，并转换到该组合导航系统的绝对值的姿态角数值；

姿态方位计算单元运用姿态矩阵计算单元输出的信息进行姿态角输出，供载体应用；

滤波计算单元接收GNSS模块输出的位置速度信息以及运动状态监测单元的运动约束信息，以得到惯性误差；

根据数学平台输出的角速度和加速度信息以及滤波计算单元输出的惯性误差来对进行运算得到要输出的位置、速度信息。

6.如权利要求5所述的获取导航坐标的方法，其特征在于，使用扩展卡尔曼滤波运算得到要输出的位置、速度信息。

7.如权利要求5所述的获取导航坐标的方法，其特征在于，运动状态监测单元的工作步骤为：

利用误差补偿单元将MEMS陀螺仪和MEMS加速度计的原始数据进行低通滤波，以减小原始数据噪声；

设定固定时间为1秒的窗口，该窗口随着时间变化向前滑动，取窗口内原始数据的平均值；

比较窗口内加速度幅值和重力加速度的大小，两者做差小于某一阈值作为判断车辆静止的条件之一；

窗口内每轴陀螺仪输出的值都小于某一阀值为判断车辆静止的另一条件；

MEMS加速度计和MEMS陀螺仪数据判断车辆静止的条件都满足时，则判断车辆为静止状态，利用零速观测量修正组合导航系统状态量。