一种基于单天线卫星航迹角修正的航向系统技术方案

提供一种基于单天线卫星航迹角修正的航向系统，属于导航系统技术领域。包括导航设备，内部包括航向解算板、三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴陀螺仪和三轴加速度计均与航向解算板连接进行信号传输，导航设备同时与载体的惯导航向信号和GPS航迹角信号交联。在需要导航的不同工作阶段，组合惯导航向信号、GPS航迹角信号和三轴陀螺仪的角速率信号及三轴加速度计的加速度信号，输入航向解算板经数字滤波、误差补偿、航向解算、以及Kalman数据融合处理，实时解算出载体运行所需的航向信号，引导载体按照既定轨迹飞行。本发明专利技术通过惯导+GPS+陀螺航向组合模式，在提高设备输出较高精度的航向基础上，方便使用操作，简化对使用环境的要求。简化对使用环境的要求。简化对使用环境的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单天线卫星航迹角修正的航向系统


[0001]本专利技术属于导航系统
，具体涉及一种基于单天线卫星航迹角修正的航向系统。

技术介绍

[0002]在日常生活中，当载体在机动飞行中，需要设备实时提供载体飞行的导航信息，以引导飞行按照预定轨迹运行。航向信号是导航信息中最为重要和关键的。传统的航向信号可以采用机电陀螺来实现，其优点是自成一体，缺点是安装调试麻烦；可以采用新型的加速度计和陀螺来解算，其优点是可靠性高，缺点是标定繁琐；可以采用无线航向解算，其优点是产品构成简单，缺点是需要地面基站配套设施。基于现有技术存在的缺陷，因此本专利技术提出改进。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题：提供一种基于单天线卫星航迹角修正的航向系统，本专利技术通过惯导+GPS+陀螺航向组合模式的设计，在提高设备输出较高精度的航向基础上，方便使用操作，简化对使用环境的要求；在可靠地以较高精度提供载体的航向信息的同时，尽可能地提高其适用性及便利性；。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案：
[0005]一种基于单天线卫星航迹角修正的航向系统，包括导航设备，所述导航设备内部包括航向解算板、三轴陀螺仪、三轴加速度计，所述三轴陀螺仪和三轴加速度计均与航向解算板连接进行信号传输，所述导航设备同时与载体的惯导航向信号和GPS航迹角信号交联；
[0006]在需要导航的不同工作阶段，组合惯导航向信号、GPS航迹角信号和三轴陀螺仪的角速率信号及三轴加速度计的加速度信号，输入航向解算板经数字滤波、误差补偿、航向解算、以及进行Kalman数据融合处理，实时解算出载体运行所需的航向信号，引导载体按照既定轨迹飞行；
[0007]这种组合模式的工作状态有以下几种：
[0008]1)在设备上电初始对准阶段，采用惯导航向输出信号与导航设备独立解算的航姿信号，进行Kalman数字融合，输出经惯导修正的高精度航向信号；
[0009]2)在正常飞行阶段，接收载体上单天线GPS提供的GPS航迹角信号，与导航设备内部敏感的加速度和角速率信号，解算出经GPS修正的航向信号，修正导航设备解算的航向信号；有侧滑时，导航设备自行解算出侧滑角度，在侧滑较大或盘旋的情况下，自行切断GPS航向修正；
[0010]3)若GPS信号出现异常或在修正切断的情况下，导航设备采用内部实时敏感的加速度和角速率信号，独立输出实时解算的载体飞行所需的航向信号，引导载体安全飞行。
[0011]在一实施方式中，所述GPS航迹角信号由设于导航设备内部的GPS板进行解析处理，所述GPS板与航向解算板信号连接，所述惯导航向信号通过设于导航设备上接口进行转
换，所述接口与航向解算板信号连接。
[0012]在一实施方式中，所述导航设备与载体的交联信号还包括28VDC工作电源供给。
[0013]在一实施方式中，所述导航设备内部还设有RAM存储器和FLASH存储器，所述RAM存储器和FLASH存储器与航向解算板连接。
[0014]在一实施方式中，所述导航设备内部还设有温度传感器，所述温度传感器与航向解算板连接。
[0015]本专利技术与现有技术相比的优点：
[0016]1、本方案采用载体常规配置的信号输入，通过软件算法构建航向组合模式，实现惯导+GPS+陀螺组合航向模式的灵活切换和应用，实现载体所需航向信息的实时解算输出，使得设备构成更加简单，使用更加方便，适用性更广，抗干扰能力更强；
[0017]2、本方案中惯导+GPS+陀螺组合航向模式的优势：一是在简化设备硬件构成的基础上，提高了航向输出精度；二是简化了设备的安装调试工作，能实现安装误差自动调平功能；三是提高了设备的适用性，降低了对安装环境的要求；四是利用了载体已经配置的惯导信号、GPS信号，又不作为唯一的信号来源，在外部设备工作不正常时仍具有独立的航向解算功能，确保了设备工作所应有的安全性。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的系统原理示意图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0021]请参阅图1，详述本专利技术的实施例。
[0022]实施例：一种基于单天线卫星航迹角修正的航向系统，它采用载体提供的常规输出信息，通过软件算法研究，实时输出载体所需要的航向信息。
[0023]具体的，参阅图1所示，包括导航设备1，所述导航设备1内部包括航向解算板2、三轴陀螺仪3、三轴加速度计4，所述三轴陀螺仪3和三轴加速度计4均与航向解算板2连接进行信号传输。所述导航设备1内部还设有RAM存储器8和FLASH存储器9，所述RAM存储器8和FLASH存储器9与航向解算板2连接。所述导航设备1内部还设有温度传感器7，所述温度传感器7与航向解算板2连接。
[0024]所述导航设备1同时与载体的信号交联有三路信号：惯导航向信号和GPS航迹角信号，以及28VDC工作电源供给信号。这三路信号相对于设备来说，均属于外部信号。
[0025]在一实施方式中，所述GPS航迹角信号由设于导航设备1内部的GPS板5进行解析处理，所述GPS板5与航向解算板2信号连接；所述惯导航向信号通过设于导航设备1上接口6进行转换，所述接口6与航向解算板2信号连接；导航设备1内部所需的二次电源由设备自行转换和提供。
[0026]本系统中，导航设备1内部配置三轴加速度计3、三轴陀螺仪3、温度传感器7、微处理器以及存贮器等硬件，由内置软件完成工作模式的切换、输入信号的解析判断、航向信号解算以及信号转换输出等功能。无论各器件的具体型号以及工作原理存在多大差异，这种惯导+GPS+陀螺组合航向模式的设计和应用具有通用性。
[0027]本专利技术工作原理：在需要导航的不同工作阶段，组合惯导航向信号、GPS航迹角信号和三轴陀螺仪3的角速率信号及三轴加速度计4的加速度信号，输入航向解算板2经数字滤波、误差补偿、航向解算、以及进行Kalman数据融合处理，实时解算出载体运行所需的航向信号，引导载体按照既定轨迹飞行；
[0028]设备上电工作后，自动进行启动自检测和初始对准，完成后进入正常工作状态，同时对输入的外部惯导信号和GPS信号进行判断，自动进入不同工作模式：
[0029]这种组合模式的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单天线卫星航迹角修正的航向系统，包括导航设备(1)，所述导航设备(1)内部包括航向解算板(2)、三轴陀螺仪(3)、三轴加速度计(4)，所述三轴陀螺仪(3)和三轴加速度计(4)均与航向解算板(2)连接进行信号传输，其特征在于：所述导航设备(1)同时与载体的惯导航向信号和GPS航迹角信号交联；在需要导航的不同工作阶段，组合惯导航向信号、GPS航迹角信号和三轴陀螺仪(3)的角速率信号及三轴加速度计(4)的加速度信号，输入航向解算板(2)中经数字滤波、误差补偿、航向解算、以及进行Kalman数据融合处理，实时解算出载体运行所需的航向信号，引导载体按照既定轨迹飞行；这种组合模式的工作状态有以下几种：1)在设备上电初始对准阶段，采用惯导航向输出信号与导航设备(1)独立解算的航姿信号，进行Kalman数字融合，输出经惯导修正的高精度航向信号；2)在正常飞行阶段，接收载体上单天线提供的GPS航迹角信号，与导航设备(1)内部敏感的加速度和角速率信号，解算出经GPS修正的航向信号，修正导航设备(1)解算的航向信号；有侧滑时，导航设备(1)自行解算出侧滑角度，在侧滑较大或盘旋的情况下，自行切断GPS...

【专利技术属性】
技术研发人员：马让奎，王魁，王志勇，王红英，
申请(专利权)人：陕西宝成航空仪表有限责任公司，
类型：发明
国别省市：