[发明专利]一种旋转MIMU/GNSS短基线双天线的定位定向装置

说明书

本发明公开一种旋转MIMU/GNSS短基线双天线的定位定向装置，包括旋转模块、GNSS信息模块、MIMU模块和主控导航模块；旋转模块由直驱电机、电机驱动器、导电滑环、编码器、旋转平面和支架组成，旋转平面与支架在电机的控制下作连续旋转，编码器输出旋转角度数据；GNSS信息模块包括两个GNSS天线和一个GNSS板卡，两个GNSS天线安装在旋转模块的支架上作连续旋转；MIMU模块安装在所述旋转模块的旋转平面上与GNSS天线一起作连续旋转；主控导航模块由FPGA和DSP组成。本发明所述装置通过短基线双天线和旋转模块做连续旋转，采用MIMU与多模GPS+BeiDou进行信息融合，无需计算GNSS的整周模糊度就可得到航向角，实现定位定向。本发明所述装置具有尺寸小、成本低、精度高的优点。

技术领域

本发明涉及利用GPS、北斗卫星导航系统、微惯性器件和旋转电机实现的组合导航系统，特别是涉及一种旋转MIMU/GNSS短基线双天线的定位定向装置。

背景技术

随着我国无人艇、无人机和无人运载器的广泛应用，小型定位定向装置需求非常迫切。目前GNSS双天线定向装置在整周模糊度未知情况下是无法得到航向角的，当遇到短时间信号失锁，装置就无法定向，而且实时性较差。为了解决这些问题，本发明提出了一种旋转MIMU/GNSS短基线双天线的定位定向装置，它无需事先知道GNSS的整周模糊度就可以确定航向角，而且成本低、实时性好，精度高。

发明内容

本发明提供一种旋转MIMU/GNSS短基线双天线的定位定向装置，其目的在于提供一种尺寸小、成本低、精度高的定位定向系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种旋转MIMU/GNSS短基线双天线的定位定向装置，其特征在于：包括旋转模块、GNSS信息模块、MIMU模块和主控导航模块；所述旋转模块由直驱电机、电机驱动器、导电滑环、编码器、旋转平面和支架组成，旋转平面与支架在电机的控制下作连续旋转，电机驱动器由主控导航模块通过串口控制电机旋转，编码器输出旋转角度数据；所述GNSS信息模块包括两个GNSS天线和一个GNSS板卡，两个GNSS天线安装在所述旋转模块的支架上作连续旋转，GNSS板卡输出两个GNSS天线几何中心的GPS和BeiDou的载波相位和星历等信息；所述MIMU模块由三个单轴微加速度计和三个单轴微陀螺仪组成，输出加速度计和陀螺仪的惯性数据，所述MIMU模块安装在所述旋转模块的旋转平面上与GNSS天线一起作连续旋转；所述主控导航模块由FPGA和DSP组成，FPGA通过串口接收所述GNSS板卡、MIMU模块和旋转模块的数据，DSP负责发送旋转命令至所述旋转模块和解算导航信息，得到所述定位定向装置的位置、速度、姿态和航向信息，解算结果传至上位机贮存、显示和监控。

作为本发明的优选，所述主控导航模块控制所述旋转模块驱动器，并以恒定速度带动两个GNSS天线和MIMU模块做连续同向旋转。

作为本发明的优选，所述的直驱电机的转子为中空，电机定子固定于底座中，旋转平面安装于电机转子上，导电滑环安装于电机转子内部中空位置，并且滑环定子固定于底座上，滑环转子固定于旋转平面。

作为本发明的优选，所述GNSS信息模块中的两个GNSS天线通过导线与GNSS板卡连接，GNSS板卡通过串口与主控导航模块连接，并以此发送接收到的GPS和BeiDou数据信息至主控导航模块。

作为本发明的优选，所述两个GNSS天线通过螺钉固定于支架两端，其间距小于0.4米内，所述的支架安装在所述电机旋转平面上。

作为本发明的优选，所述MIMU模块数据输出口通过串口与主控导航模块的数据接入口连接。

作为本发明的优选，所述的MIMU模块型号为STIM300、GNSS板卡为OEM617D、旋转电机为ACW170直驱电机。

作为本发明的优选，所述的FPGA为EP3C25U256I7芯片、DSP为TMS320C6748芯片。