[发明专利]GNSS/MIMU/气压高度计的组合导航系统及方法

权利要求书

1.一种GNSS/MIMU/气压高度计的组合导航系统，其特征在于，包括微处理器、大气压强传感器和GNSS/MIMU组合导航系统，其中GNSS/MIMU组合导航系统包括GNSS接收机、微惯导和上位机；

所述大气压强传感器，与微处理器连接，用于采集当前气压及当前温度值，得到模拟的气压信号和温度信号，对所得信号进行模数转换及滤波处理，得到滤波后的数字气压采集信号及数字温度采集信号，并对过滤后的数字气压采集信号及数字温度采集信号进行补偿和校正；

所述微处理器，用于接收大气压强传感器校正后的数字温度采集信号及数字气压采集信号，并根据预设的海拔高度算法对所接收到的校正后的数字气压采集信号进行计算得到海拔高度，再进行误差补偿之后，将计算得到的海拔高度数据传送至GNSS/MIMU组合导航系统；

所述GNSS/MIMU组合导航系统，使用GNSS接收机接收初始高度值，发送至微处理器进行处理之后输出至上位机监控系统，微惯导向GNSS/MIMU组合导航系统提供偏航角、俯仰角和横滚角三维姿态，以及速度和位置信息，微处理器则提供由大气压强转换而来的高度值。

2.根据权利要求1所述的GNSS/MIMU/气压高度计的组合导航系统，其特征在于，所述的大气压强传感器，包括依序连接的采样单元、模数转换器、控制单元和外部接口电路；

所述采样单元，用于实时采集当前气压和当前温度，形成模拟的气压信号和温度信号；

所述模数转换器，用于对模拟的气压信号和温度信号进行模数转换，得到数字气压信号和温度信号；

所述控制单元，用于对数字气压信号和温度信号进行滤波和补偿，得到校正后的数字气压信号和温度信号；

所述接口电路，用于控制单元和微处理器之间进行通信。

3.根据权利要求1所述的GNSS/MIMU/气压高度计的组合导航系统，其特征在于，所述气压传感器采用型号为BMP280的气压传感器。

4.根据权利要求1所述的GNSS/MIMU/气压高度计的组合导航系统，其特征在于，所述微处理器采用型号为STM32F103ZET6的单片机。

5.根据权利要求1所述的GNSS/MIMU/气压高度计的组合导航系统，其特征在于，所述上位机为搭载监控软件的计算机，用于实时查看组合导航系统的输出信息。

6.一种GNSS/MIMU/气压高度计的组合导航方法，其特征在于，步骤如下：

首先，大气压强传感器的采样单元采集当前环境的气压和温度值，得到模拟的气压信号和温度信号，并经模数转换、过滤及校正处理后，得到校正的数字气压信号及温度信号；

然后，微处理器接收校正的数字温度信号及气压信号后，根据预设的海拔高度算法进行计算，得到海拔高度，如果GNSS接收机安放位置和气压传感器不在同一水平面，两者之间便会产生一个高度差，根据该高度差进行补偿；

最后，将计算得到的海拔高度推送给GNSS/MIMU组合导航系统，进行组合导航；组合导航系统为载体提供偏航角、俯仰角和横滚角的姿态信息，东速、北速和天速的速度信息，以及纬度、经度和高度的位置信息。

7.根据权利要求6所述的GNSS/MIMU/气压高度计的组合导航方法，其特征在于，所述根据预设的海拔高度算法进行计算，得到海拔高度，具体公式为：

其中，H为待求海拔高度，P_H为该高度的大气压力，空气专用气体常数R＝287.05287m²/(K·s²)，自由落体重力加速度g_n＝9.80665(m/s²)，温度垂直变化率为β；T_b、H_b、P_b分别为国际标准大气采用的高度分层中相应层的大气温度、标准气压高度和大气压力的下限值。