[发明专利]一种水下磁场及六轴惯性联合定位系统

说明书

技术领域

本发明本发明涉及一种水下定位系统，具体地说是涉及一种水下磁场及六轴惯性联合定位系统。

背景技术

水下定位问题一直是困扰各种水下作业的难题。在军用领域通过地形匹配等手段，代价高昂；在民用领域，由于成本的限制，单独的使用捷联惯性与陀螺仪制导，存在精度不高，漂移大等缺点，只能作为短时间的粗略定位。本发明一种水下磁场及六轴惯性联合定位系统，根据水下磁场的变化特征，能够实时的对捷联惯性与陀螺仪制导的系统进行摄动修正，确保了系统的稳定和精确。采用最新的MEMS集成元器件，极大的降低了电力消耗和系统成本。通过高精度的自适应算法能够有效滤除干扰，完成水下空间移动点位的确认，支持水下无GPS等辅助定位手段情况下的绝对定位。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种水下磁场及六轴惯性联合定位系统，能够高效的处理实时的空间定位，根据物体在水下的不同姿势。通过高精度的自适应算法能够有效滤除干扰，完成水下空间移动点位的确认，支持水下无GPS等辅助定位手段情况下的绝对定位。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明要解决的技术问题是提供一种水下定位系统，通过磁场、陀螺仪和加速度传感器，能够高效的处理实时的水下定位，根据水下磁场的变化特征，能够实时的对捷联惯性与陀螺仪制导的系统进行摄动修正，确保了系统的稳定和精确。为解决上述技术问题，本发明包括如下几个部分：1与2分别是是一个三轴加速度传感器与一个三轴的陀螺仪组成的感应芯片MPU6050，3是一个三轴磁场计RM G144，这两个传感芯片通过I2C总线，将感应到的各个轴的加速度、加速度及磁场强度发送给主处理器4，由4完成姿态的初部计算，确定绝对的水下空间坐标系。之后完成姿态的演算和动作信号的判别，输出当前水下空间的绝对位置以及需要控制的按钮、功能等到无线发射模块6。电源模块5负责整个系统的供电。接收模块7负责接收和解码之前的数据，将其转换成计算机所能识别的信号，计算机 8将接收到的数据，进行处理和建模，完成建立描绘水下空间轨迹系统的任务。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

    本发明一种水下磁场及六轴惯性联合定位系统，根据水下磁场的变化特征，能够实时的对捷联惯性与陀螺仪制导的系统进行摄动修正，确保了系统的稳定和精确。采用最新的MEMS集成元器件，极大的降低了电力消耗和系统成本。通过高精度的自适应算法能够有效滤除干扰，完成水下空间移动点位的确认，支持水下无GPS等辅助定位手段情况下的绝对定位。

附图说明

图1是本发明一种水下磁场及六轴惯性联合定位系统的结构示意图

图2是本发明一种水下磁场及六轴惯性联合定位系统的流程示意图

图3是本发明一种水下磁场及六轴惯性联合定位系统确定水下位置的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，1与2分别是是一个三轴加速度传感器与一个三轴的陀螺仪组成的感应芯片MPU6050，3是一个三轴磁场计RM G144，这两个传感芯片通过I2C总线，将感应到的各个轴的加速度、加速度及磁场强度发送给主处理器4。

如图2所示，是计算机系统8进行水下空间计算所需要的步骤。首先确定绝对的水下空间坐标系。首先开机后8确定初始状态下角速度为0的时候，各个轴的加速度值，确定这三个轴的加速度合力值及其方向。确定此时的三个轴的磁场强度值，解算出他们的合磁场大小方向。

如图3所示，在水中，以重力方向为Z轴的负方向，浮力方向为Z轴正方向；以磁力方向为Y轴正方向，取正交与这两个方向的唯一方向为X轴，并且以右手定理确定X轴的正方向。此时便可以摆脱芯片所处的位置，实时的确定水下空间所处的位置，描绘出在水下空间中，定位芯片所移动过的位置。

完成初始化之后，中央处理器4将这几个传感器传过来的数据进行数字滤波，使信号能够有效的抗干扰。

然后将这些数据进行封包、加纠正码等操作。以便让传输过程的误码错误降到最低。

然后将这些数据发送到无线发射模块6。

电源模块5负责整个系统的供电。

接收模块7负责接收和解码，它与发射模块采用蓝牙设备或者专用的2.4G无线通信。