[发明专利]基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统及实现方法

说明书

本发明实施例公开了一种基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统及实现方法，所述系统包括：IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)矩阵系统PCB板、IMU阵列、算法处理器、输出端口；所述IMU阵列、算法处理器、输出端口设置在所述IMU矩阵系统PCB板上；所述IMU阵列包括多个IMU芯片，多个IMU芯片按照设定的规则设置在所述IMU矩阵系统PCB板上；所述算法处理器设置在所述IMU矩阵系统PCB板上，与所述IMU阵列连接；所述输出端口与所述算法处理器连接。本发明利用十六个低精度的IMU芯片组成阵列，按一定规则排列的IMU阵列可以抵消一部分固有的误差项，然后应用深度学习算法训练出误差产生的规律，从而提高整体的测量精度，能够实现高精度IMU芯片的效果，同时大大降低了成本。

技术领域

本发明涉及定位导航数据处理技术领域，尤其是一种基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统及实现方法。

背景技术

随着定位导航系统的广泛应用，在GPS/北斗等定位导航系统信号的缺失的情况下，以多轴方式组合了陀螺仪、加速度计、磁力计的惯性测量单元(IMU)传感器得到广泛应用，精度高的导航IMU价格十分昂贵，一般可以达到数万人民币一个；精度低的IMU价格可以接受，但精度相差太大。

目前市场上常用的消费级IMU芯片精度较差，校正困难；精度高的IMU芯片价格十分昂贵，一般要数万元人民币以上一颗，对于消费级的IMU来说，可以通过算法校正提供一定程度的精度，常用的数据去除误差项的算法有：卡尔曼滤波方法、互补滤波方法等，卡尔曼滤波方法较复杂、运算量大，需要较高的硬件性能，从而导致电量耗损大以及较高硬件成本；互补滤波方法原理简单、计算量小，但其效果难以确定。

因此，现有技术需要改进。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统及实现方法，以解决现有技术存在的问题，所述基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统及实现方法，所述基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统包括：

IMU矩阵系统PCB板、IMU阵列、算法处理器、输出端口；

所述IMU阵列、算法处理器、输出端口设置在所述IMU矩阵系统PCB板上；

所述IMU阵列包括多个IMU芯片，多个IMU芯片按照设定的规则设置在所述IMU矩阵系统PCB板上；

所述算法处理器设置在所述IMU矩阵系统PCB板上，与所述IMU阵列连接，用于并行读取所述IMU阵列的数据，并根据深度学习算法计算IMU阵列的真实值；

所述输出端口与所述算法处理器连接，用于输出所述算法处理器的运算结果至外部设备。

在基于本发明上述基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统的另一个实施例中，所述IMU阵列包括16块IMU芯片，所述IMU矩阵系统PCB板的上下面各设置8块IMU芯片，所述IMU芯片在同一面由两排组成，两两IMU芯片距离相差15MM，同一排四个IMU芯片的焊接角度各相差90度。

在基于本发明上述基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统的另一个实施例中，所述IMU芯片的上下面对应位置设置的IMU芯片距离为15MM，焊接角度相差180度。

在基于本发明上述基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统的另一个实施例中，所述算法处理器一次并行读取16个IMU芯片的9轴数据，所述算法处理器计算所述IMU芯片的每个轴的真实值。

在基于本发明上述基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统的另一个实施例中，所述IMU芯片为MPU9250芯片。

在基于本发明上述基于惯性导航单元阵列的高精度惯性导航系统的另一个实施例中，所述算法处理器包括FPGA芯片。