智能惯性导航传感系统及其数据处理方法技术方案

本发明专利技术涉及一种智能惯性导航传感系统及其数据处理方法，该系统包括传感器组件、处理模块及接口模块，传感器组件连接处理模块，处理模块连接接口模块，处理模块包括引擎内核模块。该方法具体包括如下步骤：传感器组件测量加速度、角速度、轴向地磁分量、外界温度、外界气压和/或定位信息；处理模块接收测量的数据，通过引擎内核模块对测量数据进行数据融合处理，接口模块将经过数据融合处理后的数据输出到外部模块或主机。其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转，分别控制处理模块中各项任务的执行。通过在系统架构中引入实时操作系统，加速进程的运行效率，改善系统的数据处理效率和运行效率。

Intelligent inertial navigation sensor system and data processing method

The invention relates to an intelligent inertial navigation sensor system and its data processing method. The system includes sensor module, processing module and interface module, sensor module connection processing module, processing module connection interface module, and processing module including engine kernel module. The method includes the following steps: the sensor components measure acceleration, angular velocity, axial geomagnetic component, external temperature, external pressure and / or location information; the processing module receives the measured data and data fusion processing through the engine kernel module, and the interface module will be processed after data fusion. The data is exported to an external module or host. In the processing module, the real-time operating system is embedded, and multiple threads are set in the real-time operating system, and many threads rotate at a predetermined time interval, and the execution of various tasks in the processing module is controlled respectively. By introducing real-time operating system into the system structure, we can accelerate the efficiency of the process and improve the data processing efficiency and operation efficiency of the system.

【技术实现步骤摘要】
智能惯性导航传感系统及其数据处理方法
本专利技术涉及一种智能惯导领域，尤其涉及一种智能惯性导航传感器系统。
技术介绍
惯性导航是一种以测量运动体加速度为基础的定位方法，它不依赖外界信息，只靠自身的惯性测量完成导航，惯性导航系统则是一种利用惯性敏感器件、基准方向及最初位置来确定物体在空间中的位置、方向和速度的自主式导航系统。但当前的惯性导航系统运动检测的性能不够理想，参数偏差大，数据处理效率和实时性较差，系统架构维护难度大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种智能惯性导航传感系统及其数据处理方法。该系统包括传感器组件、处理模块及接口。其中传感器组件用于测量检测数据，处理模块用于对测量检测的数据进行数据融合处理，接口模块用于将数据融合处理后的数据输出给外部模块或主机，其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转,用于分别控制处理模块中的各项任务的执行。优选的，其中传感器组件可包括多个传感器，多个传感器例如包括加速度传感器、角速度传感器(陀螺仪)、磁力传感器，温度传感器、气压传感器和/或全球导航卫星系统。其中加速度传感器用于检测加速度数据，角速度传感器用于测量角速度数据，磁力传感器用于测量各个轴向的地磁分量，温度传感器用于检测外界温度，气压传感器用于检测外界气压，全球导航卫星系统用于测量定位信息。数据融合算法可包括多种模式，可由用户预先选定，对不同输入的数据组合进行数据融合。优选的，所述处理模块包括校准模块、滤波模块、选择器、引擎内核模块、包生成器和包组合器。校准模块用于接收传感器组件测量的数据，并对其分别进行校准。滤波模块用于对校准后的各路数据进行滤波，滤波模块优选可为卡尔曼滤波器。选择器用于根据用户或系统的配置从校准模块输出的数据和滤波模块输出的数据进行选择，将选择出的数据进行数据融合处理。包生成器用于将数据融合处理后的数据按照预定的格式生成数据包，也可以将未经过数据融合处理的测量数据按照预定格式生成数据包。包组合器用于将生成的多路数据包进行包组合处理。包经过组合处理后送入接口模块，通过接口模块输出给外部模块或主机。优选的，多个线程可包括四个线程，分别用于从各个传感器获取数据、将各个传感器中获取的数据传送到引擎、处理呼吸灯等低优先级任务以及处理从主机(HOST)中获得的命令等。优选的，实时操作系统为FreeRTOS系统。优选的，该FreeRTOS系统的系统频率被提高，系统频率例如提高到默认频率的50倍。通过在系统架构中引入实时操作系统，加速进程的运行效率，改善系统的数据处理效率和运行效率。本专利技术提供了一种智能惯性导航传感系统的数据处理方法，其中该智能惯性导航传感系统包括传感器组件、处理模块及接口，该数据处理方法包括：传感器组件测量检测多路数据，处理模块对检测的多路数据进行数据融合处理，接口模块用于对数据融合处理后的各路数据进行输出，其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转,多个线程用于分别控制不同任务的执行。优选的，其中传感器组件可包括多个传感器，多个传感器例如包括加速度传感器、角速度传感器(陀螺仪)、磁力传感器，温度传感器、气压传感器和/或全球导航卫星系统。其中加速度传感器用于检测加速度数据，角速度传感器用于测量角速度数据，磁力传感器用于测量各个轴向的地磁分量，温度传感器用于检测外界温度，气压传感器用于检测外界气压，全球导航卫星系统用于测量定位信息。数据融合算法可包括多种模式，可由用户预先选定，对不同输入的数据组合进行数据融合。优选的，所述处理模块对检测的多路数据进行数据融合处理的步骤包括：接收传感器组件测量的多路数据，对接收的多路数据分别进行校准，将校准后的各路数据进行滤波，根据用户或系统的配置在校准后输出的数据和滤波处理后输出的两组数据中选择一组数据，将选择出的一组数据进行数据融合处理。包生成器用于将数据融合处理后的数据按照预定的格式生成数据包，也可以将未经过数据融合处理的测量数据按照预定格式生成数据包。包组合器用于将生成的多路数据包进行包组合处理。包经过组合处理后送入接口模块，通过接口模块输出给外部模块或主机。优选的，多个线程可包括四个线程，分别用于从各个传感器获取数据、将各个传感器中获取的数据传送到引擎、处理呼吸灯等低优先级任务以及处理从主机(HOST)中获得的命令等。优选的，实时操作系统为FreeRTOS系统。优选的，该FreeRTOS系统的系统频率被提高，系统频率例如提高到默认频率的50倍，通过系统频率的提高，以此加速进程的运行效率，改善系统的数据处理效率和运行效率。该系统通过针对不同传感器组件测量检测的数据进行不同方式的预处理、数据融合处理和打包处理，灵活地配置了各路数据的处理路径，还可以根据用户不同的需求提供适合的输出数据包，通过引入实时操作系统，改善了系统架构，改善系统的数据处理效率和运行效率，加速进程的运行效率，提高了系统的灵活性。附图说明图1本专利技术智能惯性导航传感系统及其数据处理流程实施例之一图2本专利技术处理模块中操作系统架构图3本专利技术智能惯性导航传感系统及其数据处理流程实施实施例之二图4本专利技术智能惯性导航传感系统及其数据处理流程实施实施例之三图5本专利技术智能惯性导航传感系统及其数据处理流程实施实施例之四具体实施方式(1)第一实施例本实施例提供一种智能惯性导航传感系统。如图1所示，该智能惯性导航传感系统包括传感器组件、处理模块及接口模块，其中传感器组件连接处理模块，处理模块连接接口模块，处理模块包括引擎内核模块。传感器组件用于测量加速度、角速度、轴向地磁分量、外界温度、外界气压和/或定位信息；处理模块用于接收测量的数据，通过引擎内核模块对测量的多路数据进行数据融合处理，接口模块用于将处理后的各路数据输出到外部模块或主机。其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转,多个线程用于分别控制不同任务的执行。其中传感器组件可包括多个传感器，多个传感器例如包括加速度传感器、角速度传感器(陀螺仪)、磁力传感器，温度传感器、气压传感器和/或全球导航卫星系统。其中加速度传感器用于检测加速度数据，角速度传感器用于测量角速度数据，磁力传感器用于测量各个轴向的地磁分量，温度传感器用于检测外界温度，气压传感器用于检测外界气压，全球导航卫星系统用于测量定位信息。数据融合算法可包括多种模式，可由用户预先选定，对不同输入的数据组合进行数据融合。如图2所示，其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转，分别控制处理模块中各项任务的执行。多个线程例如可为存取线程(FetchThread)、处理线程(ProcessThread)、呼吸线程(BreathThread)、接口传输线程(UartRxThread)，可分别用于从各个传感器获取数据、将各个传感器中获取的数据传送到引擎、处理呼吸灯等低优先级任务以及处理从主机(HOST)中获得的命令等。实时操作系统为FreeRTOS系统，该FreeRTOS系统的系统频率优选可被提高，系统频率例如提高到默认频率的50倍，以此加速进程的运行效率，改善系统的数据处理效率和运行效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能惯性导航传感系统,包括传感器组件、处理模块及接口模块，传感器组件连接处理模块，处理模块连接接口模块，处理模块包括引擎内核模块，传感器组件用于测量加速度、角速度、轴向地磁分量、外界温度、外界气压和/或定位信息；处理模块用于接收测量数据，通过引擎内核模块对测量的多路数据进行数据融合处理，接口模块用于将融合处理后的各路数据输出到外部模块或主机，其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转，分别控制处理模块中各项任务的执行。

【技术特征摘要】
1.一种智能惯性导航传感系统,包括传感器组件、处理模块及接口模块，传感器组件连接处理模块，处理模块连接接口模块，处理模块包括引擎内核模块，传感器组件用于测量加速度、角速度、轴向地磁分量、外界温度、外界气压和/或定位信息；处理模块用于接收测量数据，通过引擎内核模块对测量的多路数据进行数据融合处理，接口模块用于将融合处理后的各路数据输出到外部模块或主机，其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转，分别控制处理模块中各项任务的执行。2.一种如权利要求1所述的智能惯性导航传感系统的数据处理方法，该方法包括：(1)传感器组件测量加速度、角速度、轴向地磁分量、外界温度、外界气压和/或定位信息；(2)处理模块接收测量的数据，通过引擎内核模块对测量数据进行数据融合处理；(3)接口模块将经过数据融合处理后的数据输出到外部模块或主机；其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转，分别控制处理模块中各项任务的执行。3.一种智能惯性导航传感系统，包括传感器组件、处理模块及接口模块，其中传感器组件连接处理模块，处理模块连接接口模块，所述处理模块包括校准模块、滤波模块、选择器、引擎内核模块、包生成器和包组合器，传感器组件的输出端连接校准模块的输入端，校准模块的输出端连接滤波模块的输入端和选择器的第一输入端，滤波模块的输出端连接选择器第二输入端，选择器的输出端连接引擎内核模块，引擎内核模块输出端连接包生成器输入端，包生成器的输出端连接包组合器输入端，包组合器输出端连接接口模块，其中校准模块用于对从传感器组件接收的测量数据分别进行校准，滤波模块用于对校准后的数据进行滤波，选择器用于根据用户或系统配置从校准模块和滤波模块分别输出的两组数据中选择一组数据送入引擎内核模块，引擎内核模块对接收的数据按照选定的融合算法进行数据融合处理,包生成器用于将数据融合处理后的数据按照预定的格式生成数据包,包组合器用于将从包生成器接收的多路数据包按照预定格式进一步进行包组合处理,经过包组合处理后的数据包被送入接口模块，通过接口模块输出给外部模块或主机，其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转，分别控制处理模块中各项任务。4.一种如权利要求3所述的智能惯性导航传感系统的数据处理方法，该方法包括：传感器组件测量物体加速度、角速度、轴向地磁分量、外界温度、外界气压和/或定位信息；校准模块接收传感器组件的测量数据并对其进行校准；滤波模块对校准后的数据进行滤波；校准模块和滤波模块输出的两组数据分别传送到选择器，选择器根据用户或系统配置选择一组数据送入引擎内核模块；引擎内核模块对接收的数据按照选定的融合算法进行数据融合处理；引擎内核模块输出的数据送入包生成器，包生成器将融合处理后的数据按照预定的格式生成数据包；包生成器生成的数据包送入包组合器，包组合器将接收的多路数据包按照预定格式进一步进行包组合处理；经过包组合处理后的数据包被送入接口模块，通过接口模块输出给外部模块或主机；其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转，分别控制处理模块中各项任务的执行。5.一种智能惯性导航传感系统，包括传感器组件、处理模块及接口模块，该传感器组件包括加速度传感器、角速度传感器、磁力传感器，其中该处理模块包括第一校准模块、第二校准模块、第三校准模块、自动校准模块、第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第一选择器、第二选择器、第三选择器、第四选择器、第五选择器、第六选择器、引擎内核模块、包生成器以及包组合器；其中加速度传感器的输出端分别连接第一校准模块的输入端和第一选择器的第一输入端，第一校准模块的输出端分别连接第一选择器的第二输入端、第二选择器的第一输入端及第一滤波器的输入端，第一滤波器的输出端分别连接第一选择器的第三输入端和第二选择器的第二输入端，第一选择器的输出端连接包生成器，第二选择器的输出端连接引擎内核模块；其中角速度传感器的输出端分别连接第二校准模块的第一输入端和第三选择器的第一输入端，第二校准模块的输出端分别连接第三选择器的第二输入端、第四选择器的第一输入端、第二滤波器的输入端及自动校准模块的输入端，自动校准模块的输出端连接第二校准模块的第二输入端，第二滤波器的输出端分别连接第三选择器的第三输入端和第四选择器的第二输入端，第三选择器的输出端连接包生成器，第四选择器输出端连接引擎内核模块；其中磁力传感器的输出端分别连接第三校准模块的输入端和第五选择器的第一输入端，第三校准模块的输出端分别连接第五选择器的第二输入端、第六选择器的第一输入端及第三滤波器的输入端，第三滤波器的输出端分别连接第五选择器的第三输入端和第六选择器的第二输入端，第五选择器的输出端连接包生成器，第六选择器的输出端连接引擎内核模块，第二选择器、第四选择器和第六选择器输出端连接引擎内核模块；引擎内核模块的输出端连接包生成器的输入端，包生成器的输出端连接包组合器的输入端，包组合器的输出端连接接口模块；其中处理模块中嵌入实时操作系统，在实时操作系统中设置多个线程，多个线程以预定时间片间隔轮转，分别控制处理模块中各项任务。6.一种如权利要求5所述的智能惯性导航传感系统的数据处理方法，该方法具体包括：加速度传感器将测量到的数据传送给第一校准模块和第一选择器，第一校准模块将接收到的数据进行校准后传送给第一滤波器、第一选择器和第二选择器，第一滤波器对接收到的数据进行滤波后传送给第一选择器和第二选择器，根据用户或系统配置，第一选择器对输入的三路数据进行选择，将选择出的一路数据传送给包生成器，第二选择器对输入的两路数据进行选择，将选择出的一路数据传送给引擎内核模块；角速度传感器将测量到的数据传送给第二校准模块和第三选择器，第二校准模块将接收到的数据进行校准后传送给第二滤波器、第三选择器、第四选择器和自动校准模块，自动校准模块将输入的数据进行自动校准后送入第二校准模块，第二滤波器对接收到的数据进行滤波后传送给第三选择器和第四选择器，根据用户或系统配置，第三选择器对输入的三路数据进行选择，将选择出一路的数据传送给包生成器，第四选择器对输入的两路数据进行选择，将选择出的一路数据传送给引擎内核模块；磁力传感器将...

【专利技术属性】
技术研发人员：张原，
申请(专利权)人：北京原子机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11