[发明专利]一种组合导航装置和实施方法

权利要求书

1.一种组合导航装置，其特征在于包括：

GPS导航模块，用于接收GPS信号，并对所述GPS信号进行解析，生成GPS导航数据；

MINS惯性导航模块，用于采集惯性导航数据；

CDMA手机网络导航模块，根据CDMA手机网络导频信号的到达时差(TDOA)，进行定位；

地磁罗盘导航模块，地磁罗盘模块内部包含了三轴磁通量计，根据其自带的全球地磁数据库实时的提供载体的方位角；

时间同步模块，将GPS导航模块、CDMA手机网络导航模块、地磁罗盘导航模块以及MINS微惯性导航模块的导航数据输出进行时间同步；

导航计算机，用于接收上述四种导航模块的导航数据，并根据GPS导航模块和CDMA手机网络导航模块的信号强弱情况，通过联邦卡尔曼滤波进行组合导航定位；

子滤波器1，负责MINS和GPS的位置和速度信息融合，其量测信息主要是指GPS和SINS形成的位置、速度信息；

子滤波器2，负责MINS和CDMA手机网络信息融合，其量测信息主要指二者的位置信息融合；

子滤波器3，负责MINS和地磁罗盘位置和姿态信息融合，其量测信息是地磁罗盘和MINS形成的位置、速度观测信息；

主滤波器，一方面对各子滤波器进行信息综合与分配，另一方面将系统状态误差的估计值反馈给惯导系统，以校正其累积误差。

2.根据权利要求1所述的一种组合导航装置，其特征在于，所述CDMA手机网络导航模块，根据CDMA手机网络导频信号的到达时差(TDOA)，通过三角定位算法进行定位。

3.根据权利要求1所述的一种组合导航装置，其特征在于，所述MINS惯性导航模块包括：

加速度采集单元，与MINS惯性导航模块相连接，用于实时采集加速度数据；

MEMS陀螺仪单元，与MINS惯性导航模块相连接，用于实时采集角速率。

4.根据权利要求1所述的一种组合导航装置，其特种在于，所述地磁罗盘导航模块包括：

地磁场采集单元，用于采集载体所在位置沿东-北-天三个方向的地磁强度；

全球地磁场数据库，数据库中包含了全球任意经纬度的地磁信息，地磁罗盘导航模块根据地磁场采集单元采集到得地磁场强度数据、载体所在的经纬度和全球地磁场数据库确定出载体的航向。

5.根据权利要求1所述的一种组合导航装置，其特种在于，所述时间同步模块包括：

GPS秒脉冲信号接收端，用于接收来自GPS导航模块的秒脉冲同步信号；

AVR系列ATMEGA128单片机，通过所述单片机的串口接收来自各个导航模块的导航数据，利用所述单片机的计数器对来自所述GPS导航模块的秒脉冲信号进行计数，最后用拉格朗日插值算法对MINS微惯性导航模块、CDMA手机网络导航模块和地磁罗盘导航模块的导航数据进行插值计算，最终对各个导航模块的导航数据进行时间同步。

6.一种组合导航实施方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用GPS导航模块接收GPS信号，并解析生成GPS导航数据；

2)通过MINS惯性导航模块采集惯性导航数据；

3)通过CDMA手机网络导航模块接收手机网络导频信号的到达时差(TDOA)，通过定位算法进行定位；

4)通过地磁罗盘导航模块采集地磁罗盘数据，并输出载体的航向角；

5)选择MINS微惯性导航系统为公共参考系统，分别与其余子系统即GPS导航系统、CDMA手机网络导航系统和地磁罗盘导航系统分别组合，构成3个卡尔曼滤波子系统；根据所述GPS导航数据确定的GPS信号载噪比、地磁罗盘导航模块得到的航向角以及所述CDMA手机网络导频信号质量，动态的改变惯性导航信息在各子滤波器中的分配系数；利用联邦卡尔曼滤波对所述GPS导航数据、CDMA手机网络导航数据、MINS惯性导航数据在主滤波器中进行数据融合，生成导航数据；

6)输出导航数据。