[发明专利]通用组合导航系统与方法

说明书

本发明涉及导航领域，提供一种通用组合导航系统，包括：组合导航模块和通用接口电路；所述组合导航模块至少用于利用陀螺和加速度计的测量数据完成惯性导航解算，并结合传感器的测量数据完成组合导航解算；所述组合导航模块包括硬件层和软件层，所述硬件层与通用接口电路连接并支撑软件层的运算；所述通用接口电路至少用于连接不同接口类型的传感器和其他系统外部设备；本发明的通用接口电路可以直接接入绝大部分导航相关行业的传感器，方便应用于机载、车载、船载和水下组合导航。

技术领域

本发明涉及导航领域，具体涉及一种通用组合导航系统、通用组合导航方法。

背景技术

现代常用的导航技术主要包括惯性导航、卫星导航、天文导航、无线电导航等。其中只有惯性导航是完全自主的，既不向外界辐射信号，也不用接收外部信号。

惯性导航(Inertial Navigation System，INS)仅依靠陀螺仪和加速度计敏感载体在惯性系下的运动，实现全球、全天候地提供全面导航信息，是一种独立自主导航技术。它具备连续输出载体位置速度和姿态信息、短时导航精度高、完全独立自主等突出优点。惯性导航系统己经逐步推广到航天、航空、航海、石油开发、大地测量、海洋调查、地质钻控、机器人技术和铁路等领域，随着新型惯性敏感器件的出现，惯性技术在汽车工业、医疗电子设备中都得到了应用。惯性导航系统不仅在国防现代化中占有十分重要的地位，在国民经济各个领域中也日益显示出它的巨大作用。

但是，受自身惯性器件误差漂移的影响，惯性导航系统有着无法克服的缺点，导航误差随时间累积。实际的导航系统常以惯性导航系统为主导航系统，辅以其他如天文导航、卫星导航、无线电导航、地形匹配辅助/视觉导航等导航手段，通过组合导航技术进行优势互补，提高导航系统整体性能。组合导航是近代导航理论和技术发展的结果。通过将不同的导航方式组合在一起可以获得比单独使用任一系统时更高的导航性能，也因此组合导航系统得到了越来越广泛的研究和应用。

在不同的行业应用中，现有的组合导航系统通常以惯性导航系统为核心，结合不同的传感器和组合导航模型实现组合导航。常见载体的组合导航系统采用的组合方式如下：机载组合导航采用惯性导航(INS)、卫星导航(GNSS)和高度计等组合；车载组合导航采用惯性导航(INS)、卫星导航(GNSS)和里程计(ODO)等组合；船载组合导航采用惯性导航(INS)、卫星导航(GNSS)和测速仪(DVL)等组合；水下组合导航采用惯性导航(INS)、测速仪(DVL)、深度计和基线系统(BL)等组合。

在不同类型的行业应用中，由于传感器和组合导航模型不一样，现有技术方案通常采用不同的组合导航系统，需要采用不同的系统、模型、硬件和软件，明显提高系统成本和应用难度。

此外，在很多行业应用(智能驾驶、轨道检测和管线测量)中惯性导航和组合导航输出的导航数据只是中间结果，通常需要结合其它的硬件和技术才能得到最终的结果和功能。

因此，亟需开发一种通用组合导航系统，能够满足不同的组合导航方式直接应用在同一个组合导航系统中，并且能够通过导航数据和传感器数据直接解算并输出最终的行业测量结果。

发明内容

为了实现多种不同的组合导航方式能够运用在同一个组合导航模型上，以及组合导航模型能够针对不同的组合导航方式计算出导航数据，本发明提供一种通用组合导航系统与方法。

根据本发明的第一方面，提供一种通用组合导航系统，包括：组合导航模块和通用接口电路；其中，

所述组合导航模块至少用于利用陀螺和加速度计的测量数据完成惯性导航解算，并结合其他传感器的测量数据完成组合导航解算；

所述组合导航模块包括硬件层和软件层，所述硬件层与多个通用接口电路连接并支撑软件层的运算，所述软件层包括导航解算模块、系统误差校正模块、最优估计模块和结果输出模块；

导航解算模块用于利用陀螺和加速度计的测量数据完成惯性导航的姿态解算、速度解算和位置解算；