基于信息反馈校准机制的自主导航系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于信息反馈校准机制的自主导航系统，包括由MEMS惯性器件、芯片级原子钟以及多种适用于导航信息获取的传感器件组成的多传感器组件；由自主组合导航算法模块和惯性器件控制补偿参数配置模块组成的自主时空基准维持系统软件，提取导航信息特征，实现误差与状态量估计及MEMS惯性器件控制参数量化；多传感器组件经捷联导航算法处理后通过标准化通讯接口向自主时空基准维持系统软件传递初始信息，自主时空基准维持系统软件通过信息输出端口将导航信息传输到外部设备，同时将反馈校准参数通过参数自适应在线反馈模块传递到多传感器组件，实现对传感器的参数反馈校准，高质量抑制了MEMS惯性器件误差项，提高自主导航系统的导航精度。高自主导航系统的导航精度。高自主导航系统的导航精度。

【技术实现步骤摘要】
基于信息反馈校准机制的自主导航系统


[0001]本专利技术属于自主导航领域，特别是一种基于信息反馈校准机制的自主导航系统。

技术介绍

[0002]传统的自主导航系统是以陀螺仪和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，同时其他自主传感器可通过标准化接口将数据送入解算单元进行数据解算，通过导航算法，可根据传感器的输出建立导航坐标系，根据传感器和自主传感器的输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置，在传统的导航系统里，整个信号信息解算和计算是串行链路，传感器仅仅作为信号敏感元件测量外界的角速率信号、加速度信号、地磁信号等，但是受制于MEMS传感器的精度，传统自主导航系统在丢失卫星信号条件下，很难实现长时间的自主时空维持。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提出一种基于信息反馈校准机制的自主导航系统，来高系统的导航精度，实现长时自主时空维持。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于信息反馈校准机制的自主导航系统，所述系统包括多传感器组件、标准化通讯接口、自主时空基准维持系统软件、参数自适应在线反馈模块以及信息输出端口；
[0005]所述多传感器组件包括多种传感器设备，通过该组件获取适用于自主导航的各项自然参数；
[0006]所述标准化通讯接口，用于实现多传感器组件和自主时空基准维持系统软件之间的通信，建立开放通用、即插即用的标准接口规范；
[0007]所述自主时空基准维持系统软件包括自主组合导航算法模块和惯性器件控制补偿参数配置模块，用于输出惯性器件控制补偿参数及系统导航信息；
[0008]所述参数自适应在线反馈模块，用于实现自主时空基准维持系统软件与多传感器组件之间的参数反馈校准；
[0009]所述信息输出端口，用于系统导航信息输出。
[0010]进一步地，所述多种传感器设备以MEMS惯性器件为主，其他适用于导航信息获取的传感器件为辅。
[0011]进一步地，所述多种传感器设备同时以芯片级原子钟为主，用于多传感器测量信息的时间配准及时间信息维持。
[0012]进一步地，所述MEMS惯性器件为MEMS加速度计及MEMS陀螺仪，为捷联导航算法提供原始参数。
[0013]进一步地，所述标准化通讯接口即时接收多传感器组件中辅助传感器的输出参数，接收经过捷联导航算法处理后的主传感器输出参数。
[0014]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术的基于信息反馈校准机制的自主
导航系统通过设置标准化的信息信号接口，可将自主传感器信息即时接入，并通过误差和状态量估计，形成核心器件的反馈校准参数，该体系架构是一种以智能传感器为核心的反馈回路，智能传感器不仅仅是物理量的测量单元，同时还可以利用解算的信号进行反馈校准，通过自适应闭环控制方式，实现对自主MEMS惯性器件误差项的高质量抑制，提高导航精度，实现无外源传感信息条件下的长时自主时空维持。
[0015]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0016]图1是本专利技术基于信息反馈校准机制的自主导航系统的整体架构图。
[0017]图2是本专利技术基于信息反馈校准机制的自主导航系统的运行流程图。
具体实施方式
[0018]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0019]本专利技术提出了一种基于信息反馈校准机制的自主导航系统，所述系统包括多传感器组件、标准化通讯接口、自主时空基准维持系统软件、参数自适应在线反馈模块以及信息输出端口；所述多传感器组件包括多种传感器设备，通过该组件获取适用于自主导航的各项自然参数；所述标准化通讯接口，用于实现多传感器组件和自主时空基准维持系统软件之间的通信，建立开放通用、即插即用的标准接口规范；所述自主时空基准维持系统软件包括自主组合导航算法模块和惯性器件控制补偿参数配置模块，用于输出惯性器件控制补偿参数及系统导航信息；所述参数自适应在线反馈模块，用于实现自主时空基准维持系统软件与多传感器组件之间的参数反馈校准；所述信息输出端口，用于系统导航信息输出。
[0020]本专利技术基于信息反馈校准机制的自主导航系统通过设置标准化的信息信号接口，可将自主传感器信息即时接入，并通过误差和状态量估计，形成核心器件的反馈校准参数，该体系架构是一种以智能传感器为核心的反馈回路，智能传感器不仅仅是物理量的测量单元，同时还可以利用解算的信号进行反馈校准，通过自适应闭环控制方式，实现对自主MEMS惯性器件误差项的高质量抑制，提高导航精度，实现无外源传感信息条件下的长时自主时空维持。
[0021]在一个实施例中，结合图1，提供了一种基于信息反馈校准机制的自主导航系统，包括多传感器组件、标准化通讯接口、自主时空基准维持系统软件、参数自适应在线反馈模块以及信息输出端口；多传感器组件由以MEMS惯性组件及芯片级原子钟为主，其他适用于导航信息获取的传感器件为辅的多种传感器组成，且以MEMS惯性组件及芯片级原子钟作为自主传感器并将输出信息作为接连导航算法的输入原始信息，其他传感器作为外源传感器将输出信息即时接入标准化通讯接口。自主时空基准维持系统软件架构采用“四分层+一保障”模式，以嵌入式实时操作系统，通过处理进程之间的同步，保证自主导航信息获取后实时融合，节省顺序执行时间函数切换的系统开销；“四分层”架构具体由“内核层
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任务层
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平台层”逐层递进组成，并由应用层提供共享信息服务，以灵活、快速、动态构建核心及即插即用传感器组合导航方案；“保障层”提供服役状态、设备自检、安全框架和备份升级功能；该
软件旨在输出MEMS惯性器件控制补偿参数来实现参数自适应在线反馈校准，并获取系统导航信息来京信息输出端口实现外界交互。
[0022]如图2所示，本系统基于多传感器组的输出信息来进行环境及运动特征提取，对加速度、角速度及时间信息进行捷联导航解算，并进行速度、位置和姿态解算，同时对其他外源传感器输出信息实现即时接入；基于所解算的速度、位置和姿态信息的状态量及观测量，以及传感器参数信息，实现进一步的基于开环滤波估计算法和神经网络等参数辨识智能手段的误差与状态量估计，并将各项信息输出到捷联导航解算模块中实现闭环反馈控制，同时基于该信息通过组合智能导航算法获取导航信息，并获取惯性导航控制补偿参数；基于补偿参数和MEMS微惯性器件误差参数信息及参数辨识模块获取陀螺仪及加速度计的量化控制参数来实现对核心器件误差的反馈校准，实现系统的自适应闭环控制，实现对自主MEMS惯性器件误差项的高质量抑制，提高自主导航系统的导航精度。
[0023]对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信息反馈校准机制的自主导航系统，其特征在于，所述系统包括多传感器组件、标准化通讯接口、自主时空基准维持系统软件、参数自适应在线反馈模块以及信息输出端口；所述多传感器组件包括多种传感器设备，通过该组件获取适用于自主导航的各项自然参数；所述标准化通讯接口，用于实现多传感器组件和自主时空基准维持系统软件之间的通信，建立开放通用、即插即用的标准接口规范；所述自主时空基准维持系统软件包括自主组合导航算法模块和惯性器件控制补偿参数配置模块，用于输出惯性器件控制补偿参数及系统导航信息；所述自主组合导航算法模块具体基于捷联导航算法；所述参数自适应在线反馈模块，用于实现自主时空基准维持系统软件与多传感器组件之间的参数反馈校准；所述信息输出端口，用于系统导航信息输出。2.根据权利要求1所述的基于信息反馈校准机制的自主导航系统，其特征在于，所述多种传感器设备以MEMS惯性器件为主，其他适用于导航信息获取的传感器件为辅。3.根据权利要求2所述的基于信息反馈校准机制的自主导航系统，其特征在于，所述多种传感器设备同时以芯片级原子钟为主，用于多传感器测量信息的时间配准及时间信息维持。4.根据权利要求2所述的基于信息反...

【专利技术属性】
技术研发人员：周同，谢锦宣，苏岩，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：