[发明专利]基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置

权利要求书

1.一种基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置，其特征在于，包括：IMU惯性测量模块、INS处理模块、GNSS接收机、组合惯导卡尔曼滤波计算模块和电源模块，其中，

所述电源模块用于向所述IMU惯性测量模块、INS处理模块、GNSS接收机供电；

所述IMU惯性测量模块包括：

三轴光纤陀螺，用于测量载体的运动角速度；

三轴加速度计，用于测量载体的线性加速度；

温度传感器，用于测量内部温度，对所述三轴光纤陀螺和三轴加速度计进行温度补偿；

驱动电路，所述三轴光纤陀螺、三轴加速度计、温度传感器的输出端分别与所述驱动电路的输入端相连，所述驱动电路用于将载体的运动角速度和线性加速度进行滤波处理；

A/D转换模块，所述A/D转换模块的输入端与所述驱动电路的输出端相连，用于将滤波后的载体的运动角速度和线性加速度进行模拟-数字转换，并将生成的数字量发送至所述INS处理模块；

所述INS处理模块用于接收来自所述IMU惯性测量模块的原始运行角速度和线性加速度信号，并通过导航积分计算，获得所述载体的导航状态参数信息，并向组合惯导卡尔曼滤波计算模块提供导航状态参数信息；

所述GNSS接收机包括：GNSS双天线测向模块和GNSS接收模块，其中，所述GNSS双天线测向模块采用双天线GNSS板卡，所述GNSS接收模块接收来自所述GNSS双天线测向模块的天线信号，并生成导航测量信息、可用星历数据及卫星健康状态，进而发送至所述组合惯导卡尔曼滤波计算模块；

所述组合惯导卡尔曼滤波计算模块根据所述导航状态参数和导航测量信息、可用星历数据及卫星健康状态，计算模块根据下式计算天线在惯导坐标系内的坐标lb，实时计算GNSS接收机和INS处理模块之间的安装关系，并作为内部参数自动写入，

其中，

Vb为预设的惯性估计速度，VG为GNSS接收机生成的导航测量信息中速度，lb为天线在惯导坐标系内的坐标，为载体坐标系到地心地固ECEF坐标系之间的旋转矩阵，为三轴陀螺仪测量得到的载体的运动角速度，为地球自转角速度。

2.如权利要求1所述的基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置，其特征在于，所述驱动电路包括：低通滤波器和信号预处理电路，其中，所述信号预处理电路的输入端与所述低通滤波器的输出端相连，所述信号预处理电路的输出端与所述A/D转换模块的输入端相连，

所述低通滤波器用于对载体的运动角速度和线性加速度进行滤波处理，以滤除其中的噪声；

所述信号预处理模块用于将滤波后的运动角速度和线性加速度变换到所述A/D转换模块的工作范围内，进而输出至所述A/D转换模块。

3.如权利要求1所述的基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置，其特征在于，所述INS处理模块生成的导航状态参数信息包括：所述载体的位置、速度、姿态和航向数据。

4.如权利要求1所述的基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置，其特征在于，所述GNSS接收模块用于对来自GNSS双天线测向模块的信号，进行变频、放大、滤波处理，以实现对GPS和BD2信号的跟踪、锁定和测量，并向所述给卡尔曼滤波器模块提供1Hz的导航测量信息、可用星历数据及卫星健康状态。

5.如权利要求4所述的基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置，其特征在于，所述导航测量信息包括：位置信息、伪距、伪距率测量值，其中，所述位置信息包括纬度、经度、高度、速度、日期、时间、星历。

6.如权利要求1所述的基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置，其特征在于，所述GNSS接收模块还用于提供系统时钟和全系统时间同步，同时接收差分信号及滤波反馈测量修正。

7.如权利要求3所述的基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置，其特征在于，所述组合惯导卡尔曼滤波计算模块采用紧耦合组合导航技术，包括：根据所述导航状态参数信息中的位置、速度信息和所述可用星历数据，计算得到与INS处理模块对应的伪距、伪距率，再计算其与所述GNSS接收机测量得到的伪距、伪距率的差值，以此差值作为观测量，通过Kalman滤波器进行状态误差估计后，采用反馈校正的方式对惯导系统力学编排中的位置、捷联矩阵进行反馈校正，组合惯导输出位置、速度和姿态数据。

8.如权利要求7所述的基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置，其特征在于，还包括:远程监控装置，所述远程监控装置与所述组合惯导卡尔曼滤波计算模块进行通信，用于显示并控制组合惯导的输出数据制，完成用户命令控制输入、导航控制参数输出、导航工作状态参数输出、系统自检、系统初始化、系统工作状态监视、任务分配。