[发明专利]主动查询式蓝牙/复合式MEMS惯导组合导航装置及方法

说明书

本发明公开了一种主动查询式蓝牙/复合式MEMS惯导组合导航装置及方法，包括组合导航信号解算模块、传感器模块和电源模块，通过传感器模块采集巷道内车辆运动信息和蓝牙标签的数据，并将采集的数据传输至组合导航信号解算模块，将采集的巷道内车辆运动信息和蓝牙标签的数据进行解算、数据融合，将解算后的导航数据传输至外部终端设备，并显示车辆位置、速度及航向等信息。本发明通过融合蓝牙和惯导数据进行组合导航，降低了对单一蓝牙传感器的依赖，在无蓝牙信号区域可采用惯导位置递推，提高了定位导航连续性。该主动查询式蓝牙定位模式可有效增加蓝牙基站标签的使用寿命，降低成本，提高惯导系统在车辆严重颠簸和振动下的可靠性和精度。

技术领域

本发明属于导航定位技术领域，涉及一种使用蓝牙标签、惯性导航系统进行组合导航的装置及方法。

背景技术

在我国煤矿安全生产过程中，井下人员和车辆的精确定位始终是核心内容之一，优秀的定位方案可以有效提高煤矿管理水平和煤矿运作效率。

基于蓝牙4.0的车辆定位技术是基于最新的近场无线通信协议蓝牙4.0协议，应用于煤矿井下具有低成本、易于部署、功耗极低、实时性高等优点。但是目前蓝牙定位实际上是一种区域定位，只能实现5～10m的定位精度，在信号区域内距离不可分辨，且两站之间距离太远，中间无信号时，不能进行定位。目前蓝牙定位基站，都采用定时主动向外发送信号的方式进行定位，不管通道内有无车辆，这样蓝牙基站模块的电池使用年限为2～3年，由于布站数量多，更换起来很不方便。另外巷道内路况复杂，车辆颠簸较严重，会对MEMS惯导系统产生振动影响。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于井下巷道的组合导航方法。本发明通过改进传感器，并将传统主动广播式蓝牙基站改进为查询式，只有当车载导航模块向基站发射查询指令的时候，基站模块才会回传信号，这样，基站大部分时间处于待机状态，可大大节省电量，延长使用寿命。将传统捷联式MEMS惯导进行改进，增加微型机械稳定平台，以隔离车辆颠簸和振动，从而获得较好的纯惯导航效果，并将改进的传感器结合起来进行组合导航。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种主动查询式蓝牙/复合式MEMS惯导组合导航装置，包括：

组合导航信号解算模块，用于通过数字信号处理器DSP对传感器模块采集的巷道内车辆运动信息和蓝牙标签的数据进行解算、数据融合，将解算后的导航数据传输至外部终端设备，并显示车辆位置、速度及航向信息；

传感器模块，用于通过MEMS惯性传感器采集巷道内车辆运动信息和通过主动式蓝牙传感器采集蓝牙标签的数据，并将采集的数据传输至组合导航信号解算模块；

电源模块，用于对组合导航信号解算模块和传感器模块提供电源。

进一步，所述组合导航信号解算模块包括数字信号处理器DSP、存储器和串口通信模块。

进一步，所述传感器模块包括主动式蓝牙传感器和复合式MEMS惯导平台；

所述复合式MEMS惯导平台包括MEMS惯性传感器和微机械稳定转台，所述MEMS惯性传感器安装在微机械稳定转台上；

所述MEMS惯性传感器包括3轴MEMS陀螺、3轴MEMS加速度计和MEMS磁强计；

所述微机械稳定转台框架上设有方位、俯仰电机，方位、俯仰角度传感器和驱动模块。

进一步，所述MEMS惯性传感器、主动式蓝牙传感器和微机械稳定转台分别通过串口与数字信号处理器DSP连接，数字信号处理器DSP通过串口与外部显示终端相连。

进一步，所述主动式蓝牙传感器为查询式蓝牙传感器，只有当车载导航模块中的主动式蓝牙传感器向沿巷道墙壁布置的蓝牙标签基站发射查询指令的时候，蓝牙标签基站模块才会回传信号。