[发明专利]一种双模式仿生偏振/地磁辅助组合导航系统

说明书

一种双模式仿生偏振/地磁辅助组合导航系统，该系统包括导航模式切换单元，传感器模块，接口电路，微处理器，存储模块以及电源模块。其中，传感器模块包括偏振传感器，卫星导航模块，地磁传感器，惯导系统以及超声波测距仪，接口电路包括数据传输接口和指令输出接口。开始工作后，该系统首先进行导航模式选择，然后传感器模块开始测量，并由接口电路将所得数据传给微处理器进行导航解算，最后存储并输出导航信息，处理器根据导航信息和遥控信号发出控制指令。本发明将仿生偏振导航与地磁导航结合作为惯性导航的辅助手段，实现了双导航模式：卫星信号正常情况下的高精度有卫星导航模式和卫星信号受干扰情况下的全自主无卫星导航模式。

技术领域

本发明涉及一种双模式仿生偏振/地磁辅助组合导航系统，可实时输出载体的速度、位置、姿态导航信息，并可根据导航信息和遥控信号对载体发出控制指令。另外，本发明可通过检测卫星导航模块中断信号的输出频率和输出值来判断卫星信号是否受到干扰，并进行两种导航模式的切换，模式一：卫星信号正常情况下的高精度有卫星导航模式；模式二：卫星信号受干扰情况下的全自主无卫星导航模式。

背景技术

目前，航空航天领域中常用的导航手段主要有惯性导航、卫星导航、天文导航和地磁导航，它们在应用中各有其优缺点。惯性导航系统工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式导航系统，但其导航误差随时间积累，不适于长时间运动的载体。卫星导航能全天时、全天候提供误差不随时间积累的高精度位置和速度信息，但难以直接提供姿态信息，且易受电磁干扰，高动态易失锁。天文导航是一种通过天体敏感器观测天体方位信息，直接解算载体位置和姿态的自主导航系统，具有导航误差不随时间积累，定姿精度高等优点，但其存在低空飞行受能见度影响、成本高等不足。地磁导航利用地磁场信息进行载体定姿，隐蔽性好，误差不随时间积累，但在近地磁场易受矿区、建筑物等干扰，高空磁场易受太阳风、磁暴等干扰。可见，单一地的导航系统已难以满足高精度、高可靠性、强自主性等要求，未来导航系统的发展趋势将是多传感器融合的组合导航系统。

对于最常用的卫星/惯导组合导航系统来说，其克服了惯导系统误差随时间积累的缺点，应用广泛，可长时间导航，但是卫星信号极易受到干扰，且无法提供高精度姿态信息。而对于加入了天文导航的惯导/卫星/天文组合导航来说，虽然导航精度高，可长时间导航，但是成本高，低空飞行受能见度影响，使用场合受限制。对于惯导/地磁组合导航系统，虽然地磁测量元件可以提供姿态测量信息，而且体积小，成本较低，但易受到各种磁干扰，可靠性亟待提高。偏振光导航作为近几年来兴起的一种新型导航方法，以其稳定、抗干扰和覆盖范围广的特性，成为自主导航的研究热点，可以与地磁导航相互补充，相互配合，一起作为惯性导航的有效辅助手段，为可靠的全自主导航实现提供了一种解决方案，但精度亟待提高，研究一种既可以在卫星信号未受干扰的情况下进行高精度导航，又可以在卫星信号受干扰的条件下进行全自主导航的系统十分重要。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服单一导航系统精度不高、抗干扰能力差等缺点，弥补常规组合导航系统大多依赖卫星导航，自主性不强的不足，提供一种双模式仿生偏振/ 地磁辅助组合导航系统，在有卫星导航模式下提供高精度位置信息，在卫星信号受干扰的情况下进入全自主无卫星导航模式，此时它既有地磁导航、偏振光导航自主性强、导航精度高的特点，又克服了两者分别作为单一辅助导航手段时可靠性不高的缺点。