[发明专利]超小型GPS/INS/磁强计/气压计组合导航系统

权利要求书

1.一种超小型GPS/INS/磁强计/气压计组合导航系统，其特征在于：包括GPS子系统、INS子系统、磁强计子系统、气压计子系统、导航计算机和低压差稳压源模块；该导航计算机对各个子系统输出的数据信息进行处理，然后经过扩展kalman融合滤波器输出载体的位置、速度和姿态信息；低压差稳压源模块分别独立向GPS子系统、INS子系统、磁强计子系统、气压计子系统和导航计算机供电；

GPS子系统采用单独供电并放置在一个上层PCB板上，三个小块PCB板分别通过开槽处理保证相互正交安装在下层PCB板上，INS子系统的三个单轴陀螺分别设置在三个小块PCB板上，两个双轴加速度计分别设置在其中两个小块PCB板上；上下两层PCB板之间通过连接固定部件连接；低压差稳压源模块设置在下层PCB板上并远离惯测量性器件和磁强计以减小热量散发对器件造成零偏影响；整个系统的每个PCB板均采用高集成度的四层电路，最后达到49mm*36mm*28mm的超小型尺寸；

整个结构外壳设置有GPS天线接口和负责电源供电、信号传输的四端子航空接插件接口，并设有安装基准面，以保证安装误差。

2.根据权利要求1所述的一种超小型GPS/INS/磁强计/气压计组合导航系统，其特征在于：所述INS子系统包括三个单轴陀螺、两个双轴加速度计、温度传感器、运算放大器、A/D转换模块和SPI通讯接口；其中三个单轴陀螺用来测量载体的运动角速度；两个双轴的加速度计用来测量载体的线性加速度，其中在航向方向进行两个加速度差分处理；温度传感器输出陀螺内部温度，用于对陀螺和加速度计进行温度补偿；所有的模拟信号经过运算放大器放大以后，通过16位A/D转换模块转变为数字信号，然后经过SPI通讯接口把INS系统所有数据传输到导航计算机进行处理。

3.根据权利要求1或2所述的一种超小型GPS/INS/磁强计/气压计组合导航系统，其特征在于：所述GPS子系统包括GPS射频天线接收模块、GPS信号解算模块、RS-232标准通讯模块；其中通过GPS射频天线接收模块接收可见GPS导航卫星的射频信号，然后进入GPS信号解算模块，最后导航信息通过标准0183协议输出，然后通过RS-232通讯接口传输到导航计算机进行kalman组合导航算法融合。

4.根据权利要求3所述的一种超小型GPS/INS/磁强计/气压计组合导航系统，其特征在于：所述磁强计子系统包括一个三轴磁阻传感器、运算放大器模块和16位A/D转换模块；其中三维磁阻传感器输出三个轴向上磁场强度的模拟信号，经过运算放大器和16位A/D转换电路变换为数字信号；经由SPI通讯接口把磁强信息传输到导航计算机，该信息可用于初始对准和实时确定载体航向角。

5.根据权利要求4所述的一种超小型GPS/INS/磁强计/气压计组合导航系统，其特征在于：所述气压计子系统包括大气压力传感器、I2C通信接口模块、高度解算模块；该大气压力传感器直接输出当前气压值的数字信息，经过标定、补偿和查表高度解算后通过I2C通讯接口传输到导航计算机内部，使用高度信息可以对系统的高度进行约束或者直接输出。

6.根据权利要求5所述的一种超小型GPS/INS/磁强计/气压计组合导航系统，其特征在于：所述导航计算机通过SPI通讯接口接收INS子系统的原始测量数据和磁强计子系统数据、RS-232通讯接口接收GPS子系统0183协议数据、I2C通讯接口接收气压数据，分别对各个子系统数据进行处理后再经过一个扩展kalman融合滤波器推算出实时具有高精度的载体速度、位置和姿态信息。