專利名稱：自主式定位定向導航儀的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種自主式定位定向導航儀，尤其是機動車車載自主式定位定向導航儀。
二背景技術：
全球定位系統(GPS)可為全球范圍提供全天候、連續三維的定位和導航能力，已廣泛應用于航空、航天、航海及地面運載工具的導航和定位。GPS的突出優點是定位精度高，并且定位精度不受時間和地區的限制。但是，當GPS接收機天線受到遮擋或信號受到干擾時，GPS就不能正常工作。此外，GPS接收機輸出信息的更新率較低，不能滿足載體大機動的要求。因此，目前GPS還只能作為一種輔助導航設備，而不能作為唯一的導航設備使用。慣性導航系統(INS)是通過對慣性測量器件(IMU)測得的載體角速度、加速度進行運算和變換獲得各種導航信息，其優點是完全自主，抗干擾能力強，隱蔽性、實時性好。但是慣性導航系統的不足之處是，導航定位誤差隨時間累積。此外，還有體積和重量大、成本高及高度通道不穩定等問題。
三
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種抗干擾、實時連續輸出定位定向信息且無定位誤差累積的自主式定位定向導航儀。
本實用新型自主式定位定向導航儀由GPS接收機A、GPS接收機B、慣性測量傳感器組件(IMU)、導航計算機、信息輸出設備組成。其中，慣性測量傳感器組件由陀螺儀、加速度計和A/D轉換板構成。慣性測量傳感器組件數據輸出接口1與導航計算機串行接口4聯接。GPS接收機A數據輸出接口2與導航計算機串行接口5聯接，GPS接收機B數據輸出接口3與導航計算機串行接口6聯接。GPS接收機A、B安裝在載體的縱軸線方向的前后位置上，相互保持確定的距離。導航計算機輸出接口7與信息輸出設備數據輸入接口8聯接。
本實用新型自主式定位定向導航儀，其慣性測量傳感器組件還可以是包含三個陀螺儀和三個加速度計。
慣性測量傳感器組件內的陀螺儀和加速度計測得的載體角速率和加速度信號，經過A/D轉換，由模擬信號轉換為數字信號，然后輸入導航計算機。GPS接收機A、B將接收到的碼相位和載波相位信息分別輸入導航計算機。基于GPS接收機輸入的兩組信息，在附加條件(GPS接收機A、B之間距離固定不變)約束下，進行定位解算，得到載體位置和方位。導航計算機將慣性測量傳感器組件和GPS接收機輸入的數據進行數據融合，得到載體的瞬間位置、速度、方位導航信息，這些導航信息經信息輸出設備輸出。當慣性測量傳感器組件中包含三個陀螺儀和三個加速度計時，同時還可以輸出載體的姿態(俯仰角、橫滾角)和三維位置信息。
本實用新型自主式定位定向導航儀抗干擾、輸出連續的定位定向信息，無定位誤差累積。
四
圖1為本實用新型自主式定位定向導航儀的組成結構示意圖；圖2為本實用新型自主式定位定向導航儀定位解算程序框圖；圖3為本實用新型自主式定位定向導航儀數據融合程序框圖。
五具體實施方式
本實用新型自主式定位定向導航儀用于機動車定位定向時，由GPS接收機A、GPS接收機B、慣性測量傳感器組件(IMU)、導航計算機、信息輸出設備組成，其中，慣性測量傳感器組件由固態陀螺儀、固態加速度計和A/D轉換板構成。慣性測量傳感器組件輸出接口1與導航計算機串行接口4聯接。GPS接收機A、B安裝于機動車車體縱軸線上，GPS接收機A裝于車體頭部，GPS接收機B裝于車體尾部。GPS接收機A、B相互保持確定的距離。GPS接收機A數據輸出接口2與導航計算機串行接口5聯接，GPS接收機B數據輸出接口3與導航計算機串行接口6聯接。導航計算機輸出接口7與信息輸出設備數據輸入接口8聯接。慣性測量傳感器組件內的陀螺儀和加速度計測得的載體角速率和加速度信號，經過A/D轉換，由模擬信號轉換為數字信號，然后輸入導航計算機。GPS接收機A、B將接收到的碼相位和載波相位信息分別輸入導航計算機。基于GPS接收機輸入的兩組信息，在附加條件(GPS接收機A、B之間距離固定不變)約束下，進行定位解算，得到載體位置和方位。導航計算機將慣性測量傳感器組件和GPS接收機輸入的數據進行數據融合，得到載體的瞬間位置、速度、方位導航信息。這些導航信息經導航計算機輸出接口7傳遞到信息輸出設備的數據輸入接口8，再經信息輸出設備輸出。
本實用新型自主式定位定向導航儀還可用于空中飛行器和艦船的定位定向。此時，自主式定位定向導航儀的慣性傳感器組件包含三個陀螺儀和三個加速度計，導航儀可以輸出載體的方位、姿態以及三維瞬間位置、速度。
權利要求1.一種自主式定位定向導航儀，由GPS接收器A、GPS接收器B、慣性測量傳感器組件(IMU)、導航計算機、信息輸出設備組成，其特征是慣性測量傳感器組件由陀螺儀、加速度計和A/D轉換板構成，慣性測量傳感器數據輸出接口(1)與導航計算機串行接口(4)聯接，GPS接收機A數據輸出接口(2)與導航計算機串行接口(5)聯接，GPS接收機B數據輸出接口(3)與導航計算機串行接口(6)聯接，GPS接收機A、B安裝在載體的縱軸線方向的前后位置上，相互保持確定的距離，導航計算機輸出接口(7)與信息輸出設備數據輸入接口(8)聯接。
2.權利要求書1所述的自主式定位定向導航儀，其特征是慣性測量傳感器組件包含三個陀螺儀和三個加速度計。
專利摘要本實用新型公開了一種自主式定位定向導航儀，由GPS接收機、慣性測量傳感器組件(IMU)、導航計算設備、信息輸出設備組成。其中，慣性測量傳感器組件由陀螺儀、加速度計和A/D轉換板構成。導航計算機將慣性測量傳感器和GPS接收機輸入的數據進行數據融合，得到載體的瞬間位置、速度、方位和姿態導航信息。這種導航儀抗干擾，輸出連續的定位定向信息，無定位誤差累積。可廣泛用于機動車、空中飛行器和船舶的定位定向。
文檔編號G01C21/20GK2521586SQ0221876
公開日2002年11月20日 申請日期2002年2月6日 優先權日2002年2月6日
發明者何秀鳳, 華錫生 申請人:何秀鳳