[发明专利]一种具有ECEF模型的MIMU系统

摘要

本发明公开了一种具有ECEF模型的MIMU系统，该MIMU系统包括有信号调理模块(1)、模数转换模块(2)、平滑滤波模块(3)、模式设置模块(4)、误差模型模块(5)、模式解码模块(6)、ECEF模型(7)、惯性与GPS同步信息产生模块(8)和状态控制字产生模块(9)；MIMU系统是基于DSP和FPGA处理器的嵌入式平台，实现了以GPS数据为基准来进行惯性数据的速度与位置的高速融合。本发明融合后的数据能够辅助GPS接收机对环路的跟踪，以及提高跟踪环路的相对带宽，从而提高了GPS接收机的抗干扰能力。

主权项

1.一种具有ECEF模型的MIMU系统，MIMU系统一方面用于接收加速度计组合(10)输出的载体加速度信息AF₁₀＝{AFX₁₀，AFY₁₀，AFZ₁₀}、陀螺组合(20)输出的载体角速度信息AG₂₀＝{AGX₂₀，AGY₂₀，AGZ₂₀}、以及磁力计组合(30)输出的磁通信息AH₃₀＝{AHX₃₀，AHY₃₀，AHZ₃₀}，MIMU系统另一方面用于输出ECEF坐标系下的三轴速度三轴位置给GPS接收机(40)，实现对GPS接收机(40)的跟踪环路进行跟踪；其特征在于：该MIMU系统包括有信号调理模块(1)、模数转换模块(2)、平滑滤波模块(3)、模式设置模块(4)、误差模型模块(5)、模式解码模块(6)、ECEF模型(7)、惯性与DPS同步信息产生模块(8)、状态控制字产生模块(9)；AFX₁₀表示加速度计的X轴输出的载体加速度信息，AFY₁₀表示加速度计的Y轴输出的载体加速度信息，AFZ₁₀表示加速度计的Z轴输出的载体加速度信息，AGX₂₀表示陀螺的X轴输出的载体角速度信息，AGY₂₀表示陀螺的Y轴输出的载体角速度信息，AGZ₂₀表示陀螺的Z轴输出的载体角速度信息，AHX₃₀表示磁力计的X轴输出的磁通信息，AHY₃₀表示磁力计的Y轴输出的磁通信息，AHZ₃₀表示磁力计的Z轴输出的磁通信息；信号调理模块(1)用于对载体加速度信息AF₁₀＝{AFX₁₀，AFY₁₀，AFZ₁₀}、载体角速度信息AG₂₀＝{AGX₂₀，AGY₂₀，AGZ₂₀}、以及磁通信息AH₃₀＝{AHX₃₀，AHY₃₀，AHZ₃₀}进行噪声抑制滤波，得到调理后的调理-陀螺AG₁、调理-加表AF₁、以及调理-磁通AH₁；模数转换模块(2)对接收的AG₁、AF₁和AH₁进行模数转换，得到数字-陀螺AG₂、数字-加表AF₂和数字-磁通AH₂；平滑滤波模块(3)对接收的数字-陀螺AG₂、数字-加表AF₂和数字-磁通AH₂进行野点剔除和两级平滑滤波处理，得到平滑后-陀螺AG₃、平滑后-加表AF₃和平滑后-磁通AH₃；模式设置模块(4)用于接收上位机下发的模式命令，然后根据该命令进行不同模式启动，并将模式设置命令M₄输出给模式解码模块(6)；所述的模式命令包括有松组合模式切换命令、紧组合模式切换命令、辅助解算模式切换命令和GPS更新率；误差模型(5)用于接收上位机下发的MIMU误差模型参数，然后根据该MIMU误差模型参数进行不同模式启动，并将误差模型数据M₅输出给模式解码模块(6)；该MIMU误差模型参数主要包括有三轴陀螺和三轴加表的误差模型参数；模式解码模块(6)用于对接收的模式设置命令M₄和误差模型数据M₅进行解码和校验，然后输出CRC校验后命令MD₆给ECEF模型(7)；状态控制字产生模块(9)用于产生状态控制字命令ST₉，并将该状态控制字命令ST₉输出给ECEF模型(7)；惯性与GPS同步信息产生模块(8)对接收的平滑后-陀螺AG₃、平滑后-加表AF₃和平滑后-磁通AH₃和GPS数据进行数据状态字、GPS数据和惯性传感器数据的整合，产生与接收信息相同步的同步陀螺信息同步加表信息同步磁通信息Mag^b、ECEF下初始三轴速度和ECEF下初始三轴位置然后将生产的同步信息输出给ECEF模型(7)；所述的数据状态字分别为系统状态字、传感器数据标识状态字、GPS数据标识控制字；ECEF模型(7)依据CRC校验后的命令MD₆、状态控制字命令ST₉对接收到的三轴陀螺数据三轴加表数据三轴磁通数据Mag^b、ECEF下初始三轴速度ECEF下初始三轴位置GPS初始纬度L、GPS初始经度λ信息进行ECEF模型解算，得到ECEF的速度信息和位置信息然后将ECEF的速度信息和位置信息传送给GPS接收机进行跟踪环路的辅助，提高GPS接收机的抗干扰能力。