[发明专利]基于DSP TMS320C6748的UWB/INS组合导航系统

说明书

本发明涉及一种基于DSP、UWB/INS组合导航系统，包括DSP TMS320C6748核心模块，含有CPU处理单元:数据传输模块、数据解算判断模块和数据融合模块；数据传输模块涉及模块间通讯及SPI数据传输、UART0数据传输和UART2数据传输电路；数据解算判断模块包括数据源读取、处理规则，研判由数据畸变、丢包、数据不同步引起的测量不完整；数据融合处理模块，包括UKF滤波器、高斯过程回归；所述UKF用于处理观测量完整时组合导航系统的状态估计；GPR用于辅助UKF模块，解决观测量不完整时，组合导航系统的状态估计问题；当观测量不完整时，利用GPR预测数据与INS数据进行组合导航，消除由数据异常引起的误差，提高定位精度。本发明解决了现有技术中导航设备观测量不完整，数据融合精度低的问题。

技术领域

本发明涉及基于DSP TMS320C6748的UWB/INS非线性卡尔曼滤波算法(UKF)，实现该系统的各模块之间通讯部分匹配电路设计，以及源数据前置处理方法，用于辨识位置、姿态的随机误差，校对姿态、位置量，合理布局电路中各器件，识别源数据畸变、丢包、寄存数据不同步时异常观测量，GPR辅助UKF，实现滤除定位量的随机误差，提高定位精度，使UWB/INS组合导航系统适用于亚米级定位的低成本高精度的需求，统属于组合导航定位领域。

背景技术

当前无所不能的无人机、正在快速崛起的自动驾驶技术、以及逐步走入人们生活的可穿戴设备都需求高精准定位技术，而且这项技术的大范围普及将迎来更大、更多需求的爆发，将会如互联网、云计算一样成为行业三大基础设施。也就是说精准导航定位技术仍然是最前沿，吸引着大量的人才、资源投入，特别是随着智能交通和智慧城市的发展使得面向未来智能运载体，以及特殊应用场景如结构复杂的建筑火灾救援、特殊地理条件的导航定位服务提出了普适性、强体验感、低成本和亚米级精度的新需求，这些是急需解决的难题。

基于UWB/INS的组合导航能够实现高精度，广适应性、低成本的导航、定位需求，同时能在信息病态环境下依然能保持稳定，适应于低成本、高精度、强体验感和干扰大的应用场景，所以是解决上述难题的一种可行方案。

本发明的针对UWB观测量异常的判断和处理方法同样适用于其他组合导航系统。比如，由于应用场景的存在使GNSS信号传送受阻，该方法同样适用于GNSS与INS的组合导航。

发明内容

1、一种基于DSP、UWB/INS组合导航系统，其特征在于，所述系统可应用于UWB和INS导航系统，所述的组合导航系统包括：

DSP TMS320C6748数据传输模块：用于导航系统数据传输，涉及系统各模块之间通讯匹配电路，包括SPI数据传输接口、UART0数据传输接口和UART2数据传输接口；

数据解算判断模块：采用INS和UWB单元寄存器数据源读取规则、数据包拆解和判定规则，解决数据畸变、丢包、寄存数据不同步问题；其中，数据源读取规则是DSP对INS、UWB单元的寄存器中数据进行读取操作次数、先后顺序的相互约束；数据包拆解和判定规则是DSP对INS、UWB单元的寄存器中数据进行数据包关键字拆解，实现寄存数据畸变判定的规则；

数据融合处理模块，包括滤波器UKF模块、高斯过程回归GPR模块；所述UKF模块用于处理观测量完整时组合导航系统的状态估计；GPR模块分为GPR学习和GPR预测两个阶段；GPR模块用于辅助UKF模块，解决观测量不完整时，即数据畸变、丢包、寄存数据不同步时，组合导航系统的状态估计问题。

2、根据1所述一种基于DSP、UWB/INS组合导航系统，其特征在于，数据传输模块通讯匹配电路为：数据传输硬连接分别是DSP通过SPI接口完成INS数据调取、DSP通过UART0接口完成UWB的数据交互、DSP通过UART2接口完成数据的远传和接收；建立三者的通讯构架、外围电路及其参数，如图2和图3。