[发明专利]微机械电子惯性导航装置及其导航方法

权利要求书

1.一种微机械电子惯性导航装置，所述微机械电子惯性导航装置被安装于一载体，所述载体包括一机械基座，所述机械基座为一长方体形状，所述长方体是以一正方体的体对角线相交所在的面为侧面，以与所述侧面垂直相邻的面为底面而构成，以所述长方体的顶面的中心点为原点O’建立正交直角坐标系O’-x’y’z’，所述正交直角坐标系的X’轴与Y’轴分别为所述长方体的顶面的对角线，Z’轴与X’轴、Y’轴构成正交直角坐标系，其特征在于，所述装置包括：

N个传感器单元，其中，每个传感器单元包括N个传感器，N≥1且N为正整数，所述N个传感器单元用于感测所述载体的物理量并输出至处理器，其中，所述N个传感器被安装在所述长方体的侧面的两对角线的交点处，使得所述N个传感器中的每个传感器的敏感轴相对于所述正交直角坐标系中的三个正交轴定向，且每个所述传感器的敏感轴与所述长方体的底面成一预设角度，并与所述正方体中的体对角线对应平行；

存储单元，用于存储所述物理量；

处理器，用于将所述N个传感器单元感测的物理量转换为作用于所述载体所在的正交直角坐标系的信号投影，再根据所述信号投影计算所述载体的位置信息和姿态信息。

2.如权利要求1所述的微机械电子惯性导航装置，其特征在于，所述传感器单元包括陀螺仪传感器和加速度传感器，所述物理量包括所述陀螺仪传感器感测的所述载体的角速度和所述加速度传感器感测的所述载体的加速度。

3.如权利要求2所述的微机械电子惯性导航装置，其特征在于，所述预设角度为α＝35.26°。

4.如权利要求3所述的微机械电子惯性导航装置，其特征在于，所述传感器单元测量得到的物理量在所述正交直角坐标系O’-x’y’z’的正交轴上的投影具有比例系数B＝cos(90-α)°＝0.578。

5.如权利要求4所述的微机械电子惯性导航装置，其特征在于，每个所述传感器单元包括一个正六面体外壳，所述正六面体外壳上设置有N个传感器，N≥1且N为正整数，其中，与所述正六面体外壳中一个面的四条边相邻的四个面的每一个面上的一个传感器组成一个四元组，且经过所述四元组中的每个传感器的连线构成的四边形与所述正六面体中一个面平行。

6.如权利要求5所述的微机械电子惯性导航装置，其特征在于，在所述正交直角坐标系O’-x’y’z’计算所述传感器单元测得的物理量在所述正交直角坐标系的坐标轴上的投影为：

其中，X_i′，Y_i′，Z_i′为一个所述四元组测得的物理量在所述正交直角坐标系的坐标轴上的投影。

7.如权利要求2所述的微机械电子惯性导航装置，其特征在于，所述处理器包括信息获取模块、计算模块和惯性导航模块，所述信息获取模块用于获取由N个传感器单元测量的角速度和加速度信息，所述计算模块根据所述角速度和加速度信息计算指示载体的运动状态信息，所述惯性导航模块根据所述角速度和加速度信息通过惯性导航技术计算所述载体的位置信息和姿态信息。

8.如权利要求7所述的微机械电子惯性导航装置，其特征在于，所述运动状态信息包括对所述加速度积分而获得的速度、对所述角速度积分而获得的姿态、或者加速度或角速度本身。

9.如权利要求1所述的微机械电子惯性导航装置，其特征在于，所述装置还包括：

数据接口单元，用于传输所述传感器单元所测量的物理量至所述载体。

10.一种利用如权利要求1-9中任意一项的微机械电子惯性导航装置进行导航的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取安装在所述载体上的N个传感器单元测量的物理量，其中，所述物理量包括陀螺仪传感器感测的所述载体的角速度和加速度传感器感测的所述载体的加速度；

根据所述物理量计算指示所述载体的运动状态信息，其中，所述运动状态信息包括对所述加速度积分而获得的速度、对所述角速度积分而获得的姿态、或者加速度或角速度本身；及

根据所述物理量通过惯性导航技术计算所述载体的位置信息和姿态信息。