[发明专利]一种基于无线通信的便携式组合导航系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于无线通信的便携式组合导航系统及方法，该系统包括设置在载体表面的第一天线模块、第二天线模块、低精度微惯性测量模块和磁传感模块，其利用第一处理模块依据第一北斗导航数据、第二北斗导航数据、低精度微惯性测量模块和磁传感模块的测量数据进行分析解算，实现所述导航系统提供稳定可靠的载体姿态角、位置及速度数据，从而解决低精度微惯性测量模块和磁传感模块精度较低、误差随时间积累以及卫星导航双天线系统被遮挡时数据不可靠等问题，实现低成本、较高精度的组合导航。

技术领域

本发明属于导航系统领域，具体涉及一种基于无线通信的便携式组合导航系统及方法。

背景技术

组合导航系统INS(integrated navigation system)是将飞机和舰船等运载体上的两种或两种以上的导航设备组合在一起的导航系统。组合导航系统是用以解决导航定位、运动控制、设备标定对准等问题的信息综合系统，具有高精度、高可靠性、高自动化程度的优点，是网络化导航系统发展的必然趋势。由于每种单一导航系统都有各自的独特性能和局限性，如果把几种不同的单一系统组合在一起，就能利用多种信息源，互相补充，构成一种有多维度和导航准确度更高的多功能系统。

以低精度微惯性测量单元、磁传感器和卫星导航为例，其中，低精度微惯性测量单元是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置，其包括三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。磁传感器是把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件。卫星导航双天线系统，则能长时间提供位置、速度以及俯仰角和横滚角等导航数据。

由于低精度微惯性测量单元(MIMU)和磁传感器体积小、功耗低、成本低廉，在不依赖其他导航设备的情形下能自主输出导航参数，且性能稳定，广泛应用于微(小)型无人机、平衡车、机械手臂、室内定位、步行导航等领域，但低精度微惯性测量单元(MIMU)和磁传感器存在精度较低、误差随时间积累会逐渐发散、不能满足系统长时间工作需求的问题。而卫星导航双天线系统，能长时间提供位置、速度以及俯仰角和横滚角等导航数据，但是卫星导航双天线系统在受到外界电子干扰及被遮挡时数据不可靠；且其在高动态的应用环境下可能发生信号失锁和周跳等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于无线通信的便携式组合导航系统及方法，其利用第一处理模块依据第一北斗导航数据、第二北斗导航数据、低精度微惯性测量模块和磁传感模块的测量数据进行分析解算，实现所述导航系统提供稳定可靠的载体姿态角、位置及速度数据以确保所述导航系统的准确性，从而解决低精度微惯性测量模块和磁传感模块精度较低、误差随时间积累以及卫星导航双天线系统被遮挡时数据不可靠等问题，实现低成本、较高精度的组合导航。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于无线通信的便携式组合导航系统，该系统包括设置在载体表面的第一天线模块、第二天线模块、低精度微惯性测量模块和磁传感模块，第一天线模块包括依次电连接的第一北斗天线、第一处理模块和第一无线数传模块；第二天线模块包括依次电连接的第二北斗天线、第二处理模块和第二无线数传模块；第一处理模块和第二处理模块通过第一无线数传模块和第二无线数传模块相互连接；第一处理模块还分别连接所述低精度微惯性测量模块和磁传感模块，

第一北斗天线将接收的第一北斗导航数据发送给第一处理模块；第二北斗天线将接收的第二北斗导航数据依次通过第二处理模块、第二无线数传模块和第一无线数传模块发送给第一处理模块；低精度微惯性测量模块和磁传感模块分别将测量数据发送给第一处理模块；第一处理模块依据第一北斗导航数据、第二北斗导航数据、低精度微惯性测量模块和磁传感模块的测量数据进行分析解算，实现所述导航系统提供稳定可靠的载体姿态角、位置及速度数据以确保所述导航系统的准确性。