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组合导航和惯性导航仪 发布时间:2021-08-25   浏览量:140次

惯性导航仪是指实时确定行进方向、速度、位置等信息的系统。一般采用倾角传感器模块测量行人运动参数,并通过导航计算机进行导航解算,为行人实时提供可视导航信息。

 

北斗卫星导航作为新一代卫星导航和定位系统,已取得了比较广泛的应用,具有全方位实时定位功能。但北斗卫星接收机易受可视星数量、环境遮蔽等因素的影响,无法定位或定位精度降低。以惯性器件为核心的位置推算系统是一种完全自主的导航系统,具有短时高精度和高稳定性的特点,可以实现无北斗信号时的导航和定位Ⅲ。

 

两者组合可以充分发挥各自优势,提高系统定位精度和可靠性。从结构上或信息交换及组合程度看,惯性导航与北斗卫星的组合大体可分为松耦合(Loosely Coupled)和紧耦合(Tightly Coupled)两种方式。不同方式对系统精度和适应恶劣环境能力的影响很大。

 

松耦合系统简单,易于工程实现,子系统可独立工作,组合作用主要表现在用北斗卫星辅助航位推算系统,北斗卫星直接提供足够稳定的高精度参照系,用来限制和重调位置推算系统固有的误差累积,通常用于可周期获得北斗卫星信号的场合。紧耦合系统相对复杂,子系统之间相互支撑,更适合用于可不定期获得北斗卫星信号的场合口。

 

用于行人导航的个人导航系统,一般采用MEMS惯性器件为核心的位置推算系统与北斗卫星组合的方案。由于人的活动范围包括室外、室内,然而北斗卫星信号容易受遮挡,无法定位,计步器利用行走的步数乘以行走的步长算出行走的距离,但是要推算得到行人的位置还需要知道行人的行走的方向口。MEMS IMU测量的是行人行走的相对航向,短时精度高,但测量误差随时间发散,磁阻传感器可以测量行人行走的绝对航向,但易受外界干扰磁场影响降低了测向精度,但采用MEMS IMU和磁阻传感器组合可以相互弥补不足,提高测向精度。因此,采用高精度计步器和高精度测向定位装置组成的惯性导航仪,在一定程度上可以实现个人导航系统不受北斗卫星信号限制的全区域无缝连接导航定位的目标。

 

捷联式惯性导航是指将惯性测量元件直接装在需要姿态、速度、航向等导航信息的主体上,用计算机把测量信号变换为导航参数的一种导航技术。它完全依靠机载设备自主完成导航任务,与外界不发生任何光或电联系,隐蔽性好,且工作不受气象条件的限制。因此已成为智能交通、航空、航海等领域的研究热点。姿态解算是捷联式惯性导航系统的关键技术,AUV几乎无一例外都是基于欧拉角方法来求解运动微分方程,这种方法可以很直观地得到AUV的位置和姿态角,不过在纵倾角±90。的情况下会产生奇异点。

 

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采用多传感器信息融合技术、合理的系统结构以及高效的组合导航算法,对实现个人导航仪系统的低成本、小型化和高精度的目标,和提高个人导航仪系统精度和可靠性,具有重要的工程应用价值

 

参考文献:

庞晗. 基于MEMS惯性器件的徒步个人导航仪设计与实现[D]. 黑龙江:哈尔滨工程大学,2012. DOI:10.7666/d.Y2236801.

标签: 惯性导航仪

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