[发明专利]一种便携式舰船综合导航系统及导航方法

摘要

本发明涉及一种便携式舰船综合导航系统及导航方法，属于导航技术领域。本发明的目的在于克服现有舰船综合导航系统存在的不足，通过一体化设计，在电子海图显示模块的基础上，高度集成惯性导航传感器、卫星导航传感器和天文导航传感器，实现一种体积小、重量轻、功耗低、操作简易的便携式舰船综合导航系统。具体包括组合导航子系统、电子海图子系统、显控单元和电源模块。与现有的技术比较，本发明通过功能复用，天文导航计算所需的天体高度可直接从航姿参考模块中获取，与已有方案相比，本发明在硬件上仅需要一个单筒望远镜和所需的固定装置，省去了一套天体高度测量装置，实现了舰船综合导航系统的集成优化。

主权项

1.一种便携式舰船综合导航系统，其特征在于，包括组合导航子系统、电子海图子系统、显控单元和电源模块，(1)所述组合导航子系统用于确定舰船航向、姿态、速度和位置，包括航姿参考模块、卫星导航模块、导航计算机模块和天文导航模块；a.航姿参考模块用于提供舰船的姿态和航向，其组成包括三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计、三轴MEMS磁强计、温度传感器和通信接口：所述三轴MEMS陀螺仪用于测量舰船的运动角速度，所述三轴MEMS加速度计用于测量舰船的线性加速度；所述温度传感器用于测量三轴MEMS陀螺仪的工作环境温度，实现对所述三轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计的温度补偿；所述三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计、三轴MEMS磁强计分别输出角速度、线加速度和磁场强度的数字信号，连同所述温度传感器输出的温度数字信号，通过通信接口输出至微处理器‑I；b.卫星导航模块用于确定舰船的位置和速度，并进行授时，其组成包括卫星信号接收子模块、卫星信号解算子模块和通信接口：所述卫星信号接收子模块用于接收视场内所有导航卫星的射频信号，射频信号经滤波、低噪声放大器放大后进入卫星信号解算子模块；卫星信号解算子模块用于对接收到的射频信号进行下变频、捕获、跟踪、解扩、解调、测量、解析处理，完成位置、速度和时间解算，解算结果通过通信接口输出至微处理器‑II；c.导航计算机模块用于实现数据采集与处理、惯性导航解算与数据融合，由微处理器‑I、微处理器‑II和通信接口组成，所述微处理器‑I和微处理器‑II之间的数据传输通过通信接口实现；所述微处理器‑II对微处理器‑I和卫星导航模块传输过来的数据进行卡尔曼滤波运算，在每个滤波周期结束后将结果传输给微处理器‑I进行系统误差标定补偿；d.天文导航模块用于确定舰船的位置，其组成包括单筒望远镜、导轨和夹具；所述单筒望远镜用于观测天体，在便携式舰船综合导航系统的顶部安装所述导轨，所述夹具用于将所述单筒望远镜安装于导轨上，天文导航模块中的单筒望远镜轴向与MEMS三轴加速度计的纵轴平行；(2)所述电子海图子系统用于提供与舰船工作海域相关的海图信息，并实现航海作业所需的参数计算，包括电子海图存储模块和电子海图综合处理模块；a.电子海图存储模块用于存储操作系统、电子海图、电子海图显示信息软件、天文导航计算软件；b.电子海图综合处理模块通过调用所述电子海图存储模块存储的软件，实现航线拟定、航路监控、常用航海参数计算和天文导航计算；所述电子海图综合处理模块的组成包括中央处理器、显卡、内存和主板；(3)所述显控单元负责便携式舰船综合导航系统的人机交互，包括触摸显示屏和按键；(4)所述电源模块用于向所述组合导航子系统、电子海图子系统和显控单元进行供电,包括低压差稳压源子模块和电池子模块。