一种定位定姿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种定位定姿装置，包括：IMU惯性测量器、GNSS导航器、导航计算机及卡尔曼滤波器；所述IMU惯性测量器的输出端与导航计算机的输入端连接，所述导航计算机的输出端与GNSS导航器的输入端及卡尔曼滤波器的输入端分别连接，所述GNSS导航器的输出端与卡尔曼滤波器的输入端连接，所述卡尔曼滤波器的输出端与导航计算机的输入端连接。采用本实用新型专利技术，将IMU惯性测量器及GNSS导航器紧密结合，利用GNSS导航器定位定向精度的长期稳定性和IMU惯性测量器的短期稳定性来实现在高动态和强干扰环境下的定位定姿，当GNSS信号受遮挡或质量下降时，可通过IMU惯性测量器进行定位定姿，可有效提高定位定姿装置的可靠性、完整性及连续性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及导航领域，尤其涉及一种定位定姿装置。
技术介绍
导航系统是舰船、弹箭、飞机、飞行器等运载体上必不可少的重要设备。导航就是在预定的时间内，按预定的计划和要求，将运载体从起点引导到目的地的过程。要完成此导航过程系统必须提供精确的导航参数，如姿态角、航向、速度、位置等信息。其中，GNSS(Global Navigation Satellite System)可以通过接收分布在空中的导航卫星发送的无线信号来计算定位信息，具有全球、全天候、高精度、实时导航定位等优点，可为用户提供精确的位置、速度和授时数据，但不能提供载体的姿态信息。而且其工作性能受环境条件、载体机动和无线电干扰的影响，很难准确定位甚至无法定位。另外，GNSS系统数据输出频率低，在高动态场合，难以满足用户数据更新率高的要求。INS (Inertial Navigation System,惯性导航系统)具有自主导航能力，不受环境、载体机动及无线电干扰的影响，能连续地提供载体位置、速度和姿态等定位导航参数，其数据更新率快、量程较大，且具有短时间内较高的相对精度。但INS系统随着工作时间的延长，导航误差随时间积累增长，需要利用外部观测信息经常修正INS系统，控制其误差随时间的积累，难以满足用户的精度要求。由于GNSS与INS自身均存在优缺点，因此，如何将两者融合，摒除固有缺陷，利用各自优点，构建精确度高、不受环境、载体机动及无线电干扰影响的定位定姿系统已成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种定位定姿装置，可将IMU惯性测量器及GNSS导航器紧密结合，有效提高可靠性、完整性及连续性。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种定位定姿装置，包括MU惯性测量器、GNSS导航器、导航计算机及卡尔曼滤波器；所述IMU惯性测量器的输出端与导航计算机的输入端连接，所述导航计算机的输出端与GNSS导航器的输入端及卡尔曼滤波器的输入端分别连接，所述GNSS导航器的输出端与卡尔曼滤波器的输入端连接，所述卡尔曼滤波器的输出端与导航计算机的输入端连接。作为上述方案的改进，所述GNSS导航器包括GNSS天线、GNSS接收器及GNSS解算处理器，所述GNSS天线通过同轴电缆与GNSS接收器连接，所述GNSS接收器通过R232接口与GNSS解算处理器连接。作为上述方案的改进，所述GNSS天线与GNSS接收器——对应，所述GNSS天线与GNSS接收器的数量为两个。作为上述方案的改进，所述IMU惯性测量器设于被测物体的重心上。作为上述方案的改进，所述IMU惯性测量器包括三轴正交设置的陀螺仪、三轴正交设置的加速度计、用于传输信号的传输电路。作为上述方案的改进，所述传输电路包括低通滤波器及A/D转换电路。作为上述方案的改进，所述定位定姿装置还包括与所述导航计算机的输出端相连的显不器。作为上述方案的改进，所述定位定姿装置还包括用于供电的供电电源。实施本技术的有益效果在于:将MU惯性测量器及GNSS导航器紧密结合，利用GNSS导航器定位定向精度的长期稳定性和IMU惯性测量器的短期稳定性来实现在高动态和强干扰环境下的定位定姿。其中，GNSS导航器实时接收GNSS信号；同时，IMU惯性测量器实时测量被测物体的三轴角速度、加速度等信息。相应地，IMU惯性测量器将三轴角速度、加速度等信息经导航计算机转发至GNSS导航器，GNSS导航器结合三轴角速度、加速度等信息及GNSS信号，对GNSS信号进行解算及差分定位，得到高精度的差分信号；通过卡尔曼滤波器将差分信号及三轴角速度、加速度等信息进行误差校正处理；发送修正后的差分信号及三轴角速度、加速度等信息至导航计算机，得到精确的定位定姿数据。因此，当GNSS信号受遮挡或质量下降时，可通过MU惯性测量器进行定位定姿，具有定向精度高、无累计误差、动态性好、全姿态工作、抗干扰性强等优点，可有效提高定位定姿装置的可靠性、完整性及连续性。附图说明图1是本技术定位定姿装置的第一实施例结构示意图；图2是本技术定位定姿装置的第二实施例结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。如图1所示，定位定姿装置I包括IMU惯性测量器2、GNSS导航器3、导航计算机4及卡尔曼滤波器5。其中，所述IMU惯性测量器2的输出端与导航计算机4的输入端连接，所述导航计算机4的输出端与GNSS导航器3的输入端及卡尔曼滤波器5的输入端分别连接，所述GNSS导航器3的输出端与卡尔曼滤波器5的输入端连接,所述卡尔曼滤波器5的输出端与导航计算机4的输入端连接。优选地，导航计算机4为主从式紧耦合导航计算机，包括200M主频的TMS320C6713型号的DSP芯片。需要说明的是，IMU惯性测量器2可根据被测物体的移动速率而产生相应的速率脉冲信号(加速度)和移动转角信号(角速度);GNSS接收器3可根据经纬度信号(GNSS信号)对IMU惯性测量器2的单个速率脉冲所对应的移动距离值和移动转角信号进行误差校正。更佳地，所述IMU惯性测量器2设于被测物体的重心上。工作时，GNSS导航器3实时接收GNSS信号；同时，IMU惯性测量器2实时测量被测物体的三轴角速度、加速度等信息。相应地，IMU惯性测量器2将三轴角速度、加速度等信息经导航计算机4转发至GNSS导航器3，GNSS导航器3结合三轴角速度、加速度等信息及GNSS信号，对GNSS信号进行解算及差分定位，得到高精度的差分信号；通过卡尔曼滤波器5将差分信号及三轴角速度、加速度等信息进行误差校正处理；发送修正后的差分信号及三轴角速度、加速度等信息至导航计算机4，得到精确的定位定姿数据。需要说明的是，MU惯性测量器2具有自主导航能力，不受环境、载体机动及无线电干扰的影响，因此，当GNSS信号受遮挡或质量下降时，可通过IMU惯性测量2器进行定位定姿，可有效提高定位定姿装置的可靠性、完整性及连续性。如图2所示，所述MU惯性测量器2包括三轴正交设置的陀螺仪21、三轴正交设置的加速度计22及用于传输信号的传输电路23。需要说明的是，陀螺仪21用于检测被测物体的角速度；加速度计22用于检测被测物体的加速度。优选地，所述陀螺仪21为光纤陀螺仪，所述加速度计22为硅微加速度计。更佳地，所述传输电路23包括低通滤波器及A/D转换电路。IMU惯性测量器2工作时，陀螺仪21根据被测物体的移动速率而产生相应的移动转角信号(角速度)，同时，加速度计22根据被测物体的移动速率而产生相应的速率脉冲信号(加速度)。陀螺仪21及加速度计22分别将角速度信息及加速度信息输入至低通滤波器消除噪音，随后将角速度信息及加速度信息输入至A/D转换电路，将角速度信息及加速度信息转换为数字信息，最后经导航计算机4发送至GNSS导航器。另外，所述GNSS导航器3包括GNSS天线31、GNSS接收器32及GNSS解算处理器33，所述GNSS天线31通过同轴电缆与GNSS接收器32连接，所述GNSS接收器32通过R232接口与GNSS解算处理器33连接。需要说明的是，GNSS接收器32将GNSS天线31接收到的GNSS信号转发至GNSS解算处理器33。GNSS解算处理器33结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定位定姿装置，其特征在于，包括IMU惯性测量器、GNSS导航器、导航计算机及卡尔曼滤波器；所述IMU惯性测量器的输出端与导航计算机的输入端连接，所述导航计算机的输出端与GNSS导航器的输入端及卡尔曼滤波器的输入端分别连接，所述GNSS导航器的输出端与卡尔曼滤波器的输入端连接，所述卡尔曼滤波器的输出端与导航计算机的输入端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰，鲍志雄，
申请(专利权)人：广州中海达定位技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：