[发明专利]一种基于多模式的长航时飞行器仿生航向与姿态参考系统

权利要求书

1.一种基于多模式的长航时飞行器仿生航向与姿态参考系统，其特征在于：包括多模式信息融合处理模块（1）、多源异构传感器模块（2）、数据通讯模块（3）、多模式切换模块（4）、数据存储模块（5）、接口电路模块（6）及电源稳压模块（7）；其中：

多源异构传感器模块（2）由多个不同传感器构成，包括：惯性测量单元（10）、地磁测量单元（11）、大气数据单元（12）、偏振测量单元（13）、天文测量单元（14）和地平线测量单元（15），这些传感器分别对惯性信息、地球磁场信息、大气数据信息、天空偏振信息、天文信息、地平线信息数据进行采集，并通过数据通讯模块（3）将采集到的数据传输给多模式信息融合处理模块（1）；

多模式信息融合处理模块（1）包括：第一DSP微处理器（8）和第二DSP微处理器（9），通过多模式切换模块（4）判断多源异构传感器模块（2）中不同传感器单元采集数据的准确性及可靠性，应用多传感器信息融合算法实时处理不同传感器采集的信息数据并完成导航信息解算；

数据存储模块（5），与多模式信息融合处理模块（1）相连，用于存储导航解算和信息融合后的导航数据；将多模式信息融合处理模块（1）中的数据信息分别存储，实时记录导航数据；

接口电路模块（6），与多模式信息融合处理模块（1）相连，用于提供多种外部接口，实现系统数据的传输和扩展功能；

电源稳压模块（7），输出3.3V、4.5V、5V、12V多种电压值，实现对多模式信息融合处理模块（1）、多源异构传感器模块（2）、数据通讯模块（3）模块的稳定供电；

所述的多模式信息融合处理模块（1）包括第一DSP微处理器（8）和第二DSP微处理器（9），所述第一DSP微处理器（8）和第二DSP微处理器（9）之间通过串口进行连接通讯；第一DSP微处理器（8）用于对惯性测量单元（10）、地磁测量单元（11）、大气数据单元（12）的数据进行信息采集和融合处理；第二DSP微处理器（9）通过多模式切换模块（4）对偏振测量单元（13）、天文测量单元（14）、地平线测量单元（15）的数据进行融合处理；通过多模式切换模块（4）判断多源异构传感器模块（2）中不同传感器单元输入数据的准确性及可靠性，应用多传感器信息融合算法实时处理传感器输入数据并完成导航信息解算；

多模式信息融合处理模块（1）通过第一DSP微处理器（8）和第二DSP微处理器（9）对惯性、地磁、大气数据、偏振、天文、地平线参数进行信息采集和导航解算，完成多传感器间的数据融合，最终实现航向与姿态信息输出；

具体实现过程如下：

（1）由多源异构传感器模块（2）采集惯性信息、地球磁场信息、大气数据信息、天空偏振信息、天文信息、地平线信息，通过数据通讯模块（3）中的SPI（27）、I2C（28）和USART1（29）分别将惯性信息、地球磁场信息、大气数据信息传输到第一DSP微处理器（8）中进行处理，通过数据通讯模块（3）中的USART2（30）、UART1（31）和UART2（32）分别将天空偏振信息、天文信息、地平线信息传输到多模式切换模块（4）中；

（2）在多模式切换模块（4）中，由阈值判断单元（33）对天空偏振信息、天文信息、地平线信息的可用性进行判断，通过全天域偏振度大小判断天空偏振信息的可用性，当全天域观测点的偏振度值≤0.3时，认为天空偏振信息不可用；通过星图识别算法判断天文信息的可用性，当星图识别算法无法提取有效导航星时，认为天文信息不可用；通过地平线提取算法判断地平线信息的可用性，当地平线提取算法无法提取有效地平线时，认为地平线信息不可用，由多模式切换开关（34）提取出可用的导航信息并将其传入第二DSP微处理器（9）中进行处理；

（3）由多模式信息融合处理模块（1）对可用的导航信息进行进一步的信息融合，针对不同环境、不同场景下的可用导航数据，实现多种组合模式的智能切换，完成导航系统航向与姿态信息的输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于多模式的长航时飞行器仿生航向与姿态参考系统，其特征在于：所述数据存储模块（5）包括TF卡（35）、NAND FLASH（36）、EEPROM（37）的多种存储器，满足不用导航数据存储需求；多模式信息融合处理模块（1）中的数据信息分别存储到TF卡（35）、NAND FLASH（36）、EEPROM（37）中，实时记录导航数据。