[发明专利]一种消防员单兵定位导航装置

摘要

本发明提供了一种消防员单兵定位导航装置，包括卫星导航信息接收模块、电子罗盘模块、气压计模块、电子地图模块、存储模块、MEMS惯导模块、图像信息码读取模块和中央处理器模块；卫星导航信息得出第一定位信息；电子罗盘模块获得第二定位信息；气压计模块获得第三定位信息；电子地图模块显示地图，并将中央处理器模块传来的综合定位信息在地图上显示；MEMS惯导模块得到第四定位信息；图像信息码读取模块读取预先设置的图像信息码，得到校正信息；中央处理器模块对接收到的校正信息、第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息和第四定位信息进行数据融合得到综合定位信息。本发明广泛应用于消防救灾领域。

主权项

一种消防员单兵定位导航装置，包括卫星导航信息接收模块、电子罗盘模块、气压计模块、电子地图模块、存储模块、MEMS惯导模块、图像信息码读取模块和中央处理器模块；所述卫星导航信息接收模块、所述电子罗盘模块、所述气压计模块、所述电子地图模块、所述存储模块、所述MEMS惯导模块和所述图像信息码读取模块分别连接于所述中央处理器模块，其特征在于：所述卫星导航信息接收模块接收卫星定位信号并将得出的第一定位信息传输给所述中央处理器模块，并供所述MEMS惯导模块进行初始对准；所述电子罗盘模块获得携带所述定位导航装置的携带者的移动方向和移动姿态信息形成第二定位信息，将所述第二定位信息传输给所述中央处理器模块，并供所述MEMS惯导模块进行所述初始对准；所述气压计模块获得所述携带者的高度信息形成第三定位信息，传输给所述中央处理器模块，并供所述MEMS惯导模块进行所述初始对准；所述电子地图模块显示地图，并将所述中央处理器模块传来的综合定位信息在所述地图上显示；所述存储模块存储所述地图的信息；MEMS惯导模块测量所述携带者的加速度和角速度，得到所述携带者的速度信息、位置信息和姿态信息形成第四定位信息，并将所述第四定位信息传输给所述中央处理器模块；所述图像信息码读取模块读取预先设置的图像信息码，得到校正信息并传输给所述中央处理器模块；所述图像信息码对应其所在位置的位置信息；所述中央处理器模块对接收到的所述校正信息、所述第一定位信息、所述第二定位信息、所述第三定位信息和所述第四定位信息进行数据融合得到所述综合定位信息；所述图像信息码读取模块得到所述校正信息的方法采用卡尔曼滤波方法，状态方程为：X·IX·P=FI0003×3XIXp+GI00I3×3WIWP]]>其中，为所述MEMS惯导模块的状态量，δLI、δλI分别为纬度误差和经度误差，δh为高度误差，δVE、δVN和δVU分别为东向、北向和天向速度误差，φE、φN、φU为三个方向的失准角，和为所述MEMS惯导模块中加速度计的等效零偏，εx、εy、εz为所述MEMS惯导模块中陀螺仪的等效零偏，WI＝[wax way waz wgx wgy wgz]为所述加速度计和所述陀螺仪的噪声；GI=03×6c11c21c31000c12c22c32000c13c23c33000000c11c21c31000c12c22c32000c13c23c3306×6]]>FI=[00001R+h0000secLR+h0000000100002ωiesinL-2ωiecosL000-2ωiesinL000002ωiecosL000000-1R+h0-ωiesinL001R+h00ωiecosL00tanLR+h0006×60000000000000000000000000000-fUfNc11c21c31000fU0-fEc12c22c32000-fNfE0c13c23c330000ωiesinL-ωiecosL000c11c21c31-ωiesinL00000c12c22c32ωiecosL00000c13c23c3306×9]]>ωie为地球自转角速度，L为当地纬度，R为地球半径；XP＝[δLP δλP δhP]为图像信息码对应的经度、纬度和高度误差；Wp＝[wL wλ wh]T为系统噪声，均为零均值白噪声；观测方程为：ZIP=δLI-δLPδλI-δλPδh-δhP+vLIPvλIPvhIP=HIPXIXP+vLIPvλIPvhIP]]>其中，δLI、δλI分别为纬度误差和经度误差，δh为高度误差，HIP＝[I3×3 03×12 ‑I3×3]为观测方程系数矩阵，和为观测量中的零均值高斯白噪声。