[发明专利]基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别涉及一种基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置。

背景技术

在高精度GNSS/INS组合导装置中，均需要通过GNSS测量数据对INS的漂移进行修正。但GNSS测量和INS测量并非同一点的数据。其中，GNSS测量结果为GNSS天线的位置、速度、两个天线之间的基线角度等观测信息，INS测量结果均为其IMU导航中心的位置速度与INS导航坐标系姿态等信息。为了更好的实现GNSS对INS的修正，需要准确标定GNSS天线与IMU导航坐标系之间的安装关系。其次双天线测量的航向为GNSS天线基线之间的航向，而INS测量的航向为IMU的轴向指向，需要标定两个轴向之间的偏差角度等。

目前为止的诸多GNSS/INS组合导航装置中，一部分不管安装关系，另一部分需要通过其他测量方式并通过命令配置进系统中，如使用米尺量取或者使用光学方式标定GNSS天线相位中心(GNSS定位点)与IMU导航中心(INS定位点)的安装关系，再使用命令输入至GNSS/INS组合导航系统中。

在载体上安装GNSS天线和MU时，通常不容易直接测量他们之间为位置关系。由于IMU需要安装在靠近载体内部质心位置。GNSS天线由于搜星需要，一般安装于载体外部上表面。使用尺或者光学设备很难直接获取两者之间的准确的精度达1cm级别的安装关系，需要通过设计精细的结构将安装关系转换出来，或者将IMU的导航中心和轴向通过结构件精确复现，增加了设备使用要求和难度。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置，在双天线组合惯导动态精对准时，实现在线计算各个天线在惯导坐标系内的坐标，由于各安装关系能自主校准，而无须使用专门的光学设备，提高了效率节约了标定成本。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于安装参数自校准的双天线组合惯导装置，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。

进一步，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；