[发明专利]微机械电子惯性导航装置及其导航方法

说明书

一种微机械电子惯性导航装置及方法，该装置包括：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，N个传感器单元用于感测载体的物理量并输出至处理器，其中，所述N个传感器单元被安装在长方体的侧面的两对角线的交点处，使得所述N个传感器单元中的每个传感器的敏感轴相对于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。实施本发明可以减小导航误差。

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，尤其涉及一种微机械电子惯性导航装置及其导航方法。

背景技术

惯性导航系统(Inertial Navigation System)是利用惯性敏感元件、基准方向及最初的位置信息来确定运载体的方位、姿态和速度的自主式航位推算系统。惯性导航系统可以分为平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统两大类。所述平台式惯性导航系统是将陀螺仪和加速计安装在一个稳定平台上，以平台坐标系为基准，测量运载体运动参数的惯性导航系统；捷联式惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System，SINS)是将惯性敏感元件(陀螺仪和加速计)直接安装在运载体上，是一种不再需要稳定平台系统的惯性导航系统。随着惯性导航技术逐渐成熟，它已经被推广并应用到很多民用领域，如航空、航天、航海、石油钻井、大地测量、海洋调查、气象探测、机器人、车辆导航等。

由此可知，惯性导航技术应用范围广泛，有必要提出一种高精度的惯性导航装置。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种精度更高的微机械电子惯性导航装置及其导航方法。

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，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。

优选地，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。

优选地，所述预设角度为α＝35.26°。

优选地，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。

优选地，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。