一种机载双天线GNSS和MINS组合导航系统及导航方法技术方案

本发明专利技术涉及导航技术领域，具体涉及一种机载双天线GNSS和MINS组合导航系统，包括惯性数据测量模块、机载双天线模块、姿态解算模块、误差补偿模块和计算模块，还包括GNSS信号分析模块和地面控制端，所述GNSS信号分析模块用于判断当前GNSS信号是否可用，若不可用，则向地面控制端发送当前GNSS信号不可用；所述地面控制端在接收到当前GNSS信号不可用后，调取当前机体所在位置的历史导航数据，并根据历史导航数据判断当前机体机载双天线模块是否发生故障，若是，则向GNSS信号分析模块发出故障信号。本发明专利技术可在机体接收不到卫星信号或接收到的卫星信号不满足精度需求的情况下，较准确的判断机载双天线模块是否发生故障。本发明专利技术还公开一种机载双天线GNSS和MINS组合导航方法。种机载双天线GNSS和MINS组合导航方法。种机载双天线GNSS和MINS组合导航方法。

【技术实现步骤摘要】
一种机载双天线GNSS和MINS组合导航系统及导航方法


[0001]本专利技术涉及导航
，具体涉及一种机载双天线GNSS和MINS组合导航系统及导航方法。

技术介绍

[0002]全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)是一种依靠卫星的伪距载波、星历、时间以及钟差等信息进行实时定位的空基无线电导航系统，能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息。GNSS系统的优点是精度高、误差稳定不发散，但容易受到周围环境影响，比如树木楼房遮挡，镜面等高反射物体引起的多路径效应。
[0003]惯性导航系统(Inertial Navigation System)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量(如无线电导航那样)的自主式导航系统，主要使用惯性测量单元IMU(Inertial measurement unit)。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。其优点是工作不需要通时，安装位置随意，定位范围全场景，但定位精度不高，且误差随时间发散。与GNSS导航系统互补。
[0004]目前，在航空领域应用最为广泛的组合导航方式为全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)与惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)。基于MEMS器件的导航设备具有体积小、重量轻、功耗低、价格便宜，后期维护也更为方便的优势。现有技术中，GNSS和MINS的组合导航系统，通常包括惯性数据测量模块、机载双天线模块、姿态解算模块、误差补偿模块以及速度位置计算模块，然而对于现有的GNSS和MINS的组合导航系统而言，其存在的不足之处在于：当机体接收不到卫星信号或接收到的卫星信号不满足精度需求的情况下，无法准确的判断是由于外界环境的影响，而使机体所在位置接收不到卫星信号或接收到的卫星信号不满足精度需求，还是由于机载双天线模块发生故障而接收不到卫星信号或接收到的卫星信号不满足精度需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的之一在于提供一种机载双天线GNSS和MINS组合导航系统，以在机体接收不到卫星信号或接收到的卫星信号不满足精度需求的情况下，可以较准确的判断出机载双天线模块是否发生故障。
[0006]一种机载双天线GNSS和MINS组合导航系统，包括惯性数据测量模块，所述惯性数据测量模块用于采集惯性数据，生成机体第一导航用数据；
[0007]机载双天线模块，所述机载双天线模块，用于接收GNSS信号，生成机体第二导航用数据；
[0008]姿态解算模块，所述姿态解算模块用于根据机体第一导航用数据生成机体初始姿
态信息；
[0009]误差补偿模块，所述误差补偿模块用于根据机体第二导航用数据对姿态解算模块生成的机体初始姿态信息进行误差补偿，生成机体姿态信息；
[0010]计算模块，所述计算模块用于根据所述机体姿态信息生成机体的速度和位置信息，并将速度和位置信息发送给地面控制端；
[0011]还包括GNSS信号分析模块，所述GNSS信号分析模块用于判断当前GNSS信号是否可用，若不可用，则向地面控制端发送当前GNSS信号不可用；
[0012]地面控制端，所述地面控制端在接收到当前GNSS信号不可用后，调取当前机体所在位置的历史导航数据，并根据历史导航数据判断当前机体机载双天线模块是否发生故障，若是，则向GNSS信号分析模块发出故障信号，所述历史导航数据包括历史机体接收GNSS信号情况，历史机体的初始姿态信息、误差补偿后的机体姿态信息，以及计算的速度和位置信息。
[0013]本专利技术的有益效果在于：通过GNSS信号分析模块，可以判断当前GNSS信号是否可用，若不可用，则向地面控制端发送当前GNSS信号不可用；通过地面控制端，在接收到当前GNSS信号不可用后，调取当前机体所在位置的历史导航数据，并根据历史导航数据判断当前机体机载双天线模块是否发生故障，若是，则向GNSS信号分析模块发出故障信号。
[0014]地面控制端根据当前机体所在位置的历史导航数据，包括历史机体机载双天线模块无故障信息，历史接收GNSS信号情况，历史机体的初始姿态信息、误差补偿后的机体姿态信息，以及计算的速度和位置信息，从而可以较准确的推断出机体接收不到卫星信号或接收到的卫星信号不满足精度需求的原因，从而较准确的推断出机载双天线模块是否发生故障。
[0015]本专利技术优选的实施方式在于：GNSS信号分析模块用于判断当前GNSS信号是否可用，包括当前无GNSS信号，或当前GNSS信号精度不满足要求。
[0016]有益效果在于：当前GNSS信号是否可用，包含的情况包括当前无GNSS信号，即机载双天线模块接收不到GNSS信号，或者当前GNSS信号精度不满足要求，从而无法用于误差补偿。
[0017]本专利技术优选的实施方式在于：所述GNSS信号分析模块，通过计算D和之差，判断GNSS信号的精度，其中D为机体两个天线之间的实际安装距离，为根据两天线的位置坐标，计算得到的两天线的定位距离。
[0018]有益效果在于：通过计算D和之差，可以判断GNSS信号的精度，以此来判断其是否满足融合需求，可用于误差补偿。
[0019]本专利技术优选的实施方式在于：所述的历史导航数据为距离当前机体导航时间最近的多组关联存储的导航数据，所述地面控制端，用于对多组关联存储的导航数据进行综合分析，判断当前机体机载双天线模块是否发生故障。
[0020]有益效果在于：历史导航数据为距离当前机体导航时间最近的多组关联存储的导航数据，调取的历史导航数据为距离当前机体导航时间最近的数据，一是可以减少数据的读取量，减少数据的分析量，提高系统响应速度，另外这些数据由于距当前机体导航时间最近，作为推断依据，可信度更高；通过调取多组关联存储的导航数据，相比于一组导航数据而言，综合分析后推断结构更可信；每组数据都是关联存储的，这样只需要读取存储的数据
标识，就可以查询到相关联的一系列数据，如历史机体接收GNSS信号情况，历史机体的初始姿态信息、误差补偿后的机体姿态信息，以及计算的速度和位置信息等；地面控制端，对多组关联存储的导航数据进行综合分析，从而判断当前机体机载双天线模块是否发生故障，使得推断结果准确度更高。
[0021]本专利技术优选的实施方式在于：所述历史机体接收GNSS信号情况是指历史机体是否接收到GNSS信号，若历史机体未有接收到GNSS信号的，则地面控制端可直接判断当前机体机载双天线模块未发生故障；若历史机体未接收到GNSS信号的概率占比达到60％以上，则进一步分析剩余接收到GNSS信号的历史机体的初始姿态信息、误差补偿后的机体姿态信息，以及计算的速度和位置信息，若分析剩余接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载双天线GNSS和MINS组合导航系统，包括惯性数据测量模块，所述惯性数据测量模块用于采集惯性数据，生成机体第一导航用数据；机载双天线模块，所述机载双天线模块，用于接收GNSS信号，生成机体第二导航用数据；姿态解算模块，所述姿态解算模块用于根据机体第一导航用数据生成机体初始姿态信息；误差补偿模块，所述误差补偿模块用于根据机体第二导航用数据对姿态解算模块生成的机体初始姿态信息进行误差补偿，生成机体姿态信息；计算模块，所述计算模块用于根据所述机体姿态信息生成机体的速度和位置信息，并将速度和位置信息发送给地面控制端；其特征在于：还包括GNSS信号分析模块，所述GNSS信号分析模块用于判断当前GNSS信号是否可用，若不可用，则向地面控制端发送当前GNSS信号不可用；地面控制端，所述地面控制端在接收到当前GNSS信号不可用后，调取当前机体所在位置的历史导航数据，并根据历史导航数据判断当前机体机载双天线模块是否发生故障，若是，则向GNSS信号分析模块发出故障信号，所述历史导航数据包括历史机体接收GNSS信号情况，历史机体的初始姿态信息、误差补偿后的机体姿态信息，以及计算的速度和位置信息。2.根据权利要求1所述的机载双天线GNSS和MINS组合导航系统，其特征在于：GNSS信号分析模块用于判断当前GNSS信号是否可用，包括当前无GNSS信号，或当前GNSS信号精度不满足要求。3.根据权利要求2所述的机载双天线GNSS和MINS组合导航系统，其特征在于：所述GNSS信号分析模块，通过计算D和之差，判断GNSS信号的精度，其中D为机体两个天线之间的实际安装距离，为根据两天线的位置坐标，计算得到的两天线的定位距离。4.根据权利要求1所述的机载双天线GNSS和MINS组合导航系统，其特征在于：所述的历史导航数据为距离当前机体导航时间最近的多组关联存储的导航数据，所述地面控制端，用于对多组关联存储的导航数据进行综合分析，判断当前机体机载双天线模块是否发生故障。5.根据权利要求4所述的机载双天线GNSS和MINS组合导航系统，其特征在于：所述历史机体接收GNSS信号情况是指历史机体是否接收到GNSS信号，若历史机体未有接收到GNSS信号的，则地面控制端直接判断当前机体机载双天线模块未发生故障；若历史机体未接收到GNSS信号的概率占比达到60％以上，则进一步分析剩余接收到GNSS...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏铭，管练武，谭欣，林江滔，安文斗，邓莎莎，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：