[发明专利]基于组合导航的能量优化导航装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种导航装置，尤其地，涉及一种基于组合导航的能量优化导航装置。

背景技术

导航技术是利用卫星/传感器等器件提供的信息，通过运算，快速正确的引导载体到达预定目的的一种技术。导航技术最开始运用于军事领域，但是随着科技的发展，导航技术也逐步从军事领域走向民用市场。现在，在船舶、汽车甚至手机中都安装有具有导航功能的模块。这些导航模块极大的方便了人们的出行。目前，除了较为流行的卫星导航和惯性导航外，星光导航、地磁导航也是新兴的导航技术。

在实际工程应用中，惯性导航器件具有低功耗、不依赖其工作的外部环境，有高度的自主性等优点。但是，惯性导航系统同时具有长期稳定性较差、存在累积误差等不足。全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite Systems，GNSS)接收机的导航精度高，没有累积误差，系统稳定性好。但是GNSS接收机在导航过程中消耗的能量较大。这一功耗上的不足极大地限制了卫星导航系统在诸如手机等小型化器件上的使用。同时，在城市环境中，楼房、立交桥等障碍物会阻挡卫星信号，造成GNSS接收机“失锁”。

在传统的导航技术中，往往只采用了惯性导航器件，GNSS接收机或者其他单一导航原件进行导航。由于仅仅采用了一种导航器件进行导航，这些导航器件往往在诸如导航精度、能量消耗、导航范围等一个方面或多个方面存在缺陷，从而不能够满足手持导航设备低功耗、高精度、广覆盖面的要求。

对于采用单一导航原件的导航系统，为了使导航系统能够达到高精度、小功耗、低累积误差等要求，往往会采用诸如陀螺仪或则高精度的MEMS器件，而这些器件的昂贵价格使其不可能大规模的运用于民用设施。

因此，我们需要一种低成本、低功耗、高精度的导航设备。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于组合导航的能量优化导航装置，其为利用GNSS接收机和惯性导航器件联合工作的导航装置。该装置综合了GNSS接收机和惯性导航器件导航精度高、功耗低、对外界条件要求低等优点，同时克服了GNSS接收机和惯性导航器件功耗高、有累积误差的不足，能够满足手持移动低功耗导航设备的要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于组合导航的能量优化导航装置，其包括导航模块、计算模块、控制模块和显示模块，所述导航模块、计算模块和显示模块均与所述控制模块相连，所述导航模块又与所述计算模块相连；

其中，所述导航模块用于接收导航原始数据，并将接收到的所述导航原始数据发送给所述计算模块，所述导航模块包括惯性导航器件和GNSS接收机，所述惯性导航器件用于输出导航载体的所述导航原始数据，所述GNSS接收机在所述控制模块的控制下按照一定的时间频率启用，用于接收卫星信号和输出导航载体所在的位置；

所述计算模块用于对所述导航模块输出的原始导航数据进行运算处理，并将处理后的导航数据发送给所述控制模块；

所述控制模块用于控制所述导航模块、计算模块和显示模块的工作，其中，所述控制模块控制所述导航模块的工作模式；所述控制模块控制所述计算模块从所述导航模块中读入所述惯性导航器件输出的所述导航原始数据，同时从所述计算模块中读出经过所述计算模块处理后的导航数据；所述控制模块根据最终的导航数据，控制所述显示模块显示出导航内容，以及从所述显示模块中读入导航请求；

所述显示模块用于显示最终的导航数据和作为导航请求的输入界面。

如上述的基于组合导航的能量优化导航装置，其中，所述导航原始数据包括导航载体的x、y、z三个方向的加速度以及转向速度。

进一步地，如上述的基于组合导航的能量优化导航装置，其中，所述计算模块采用辛普森离散积分公式对所述惯性导航器件输出的x、y、z三个方向的加速度进行两次离散积分，得到所述导航载体在x、y、z方向的位移；所述计算模块采用辛普森离散积分公式对所述惯性导航器件输出的转向速度进行离散积分，得到所述导航载体当前的朝向。

如上述的基于组合导航的能量优化导航装置，其中，所述导航模块的工作模式包括惯性导航和GNSS导航修正。

进一步地，如上述的基于组合导航的能量优化导航装置，其中，所述惯性导航是指导航模块利用惯性导航器件进行导航；所述GNSS导航修正是指利用GNSS接收机接收的导航数据按照一定时间间隔来修正惯性导航器件引起的累积误差。