CN202382747U - 一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置 - Google Patents

一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置 Download PDF

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陈熙源
黄浩乾
徐元
刘虎
周智恺
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Abstract

本实用新型公布了一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置，所述装置由三维电子罗盘、微机电***惯性测量单元（MEMS-IMU）、全球定位***（GPS）接收模块、数字信号处理(DSP)处理模块组成。本实用新型***功耗小、体积小、长航时、成本低、重量轻、集成度高、精度稳定性高，可用于水下探测、测量等目的的水下滑翔器的准确定位和自主导航。

Description

一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置
技术领域
本实用新型设计了一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置，可用于水下探测、测量等目的的水下滑翔器的准确定位和自主导航。
背景技术
电子罗盘可以精确测得航向角，三维电子罗盘因其内部加入了倾角传感器，克服了平面电子罗盘在使用中的严格限制，即使罗盘发生了倾斜，航向数据依然准确无误。国外的应用更加成熟，但在水下应用还存在一些问题。
GPS技术的应用很广泛，定位精度相对比较高，但是在高楼林立地区和有遮挡物的地方，有效率会大大下降。在水下滑翔器上的应用更是没有成熟方案。
以惯性导航为主，结合GPS和电子罗盘构成的组合导航***在国内外多领域取得了很大进展，但水下滑翔器在水下工作时间很长，并且GPS信息在水下不能使用，单一惯性导航不能满足定位要求，且由于水下滑翔器对功耗、体积和精度要求较高，从而在水下滑翔器中组合导航***均未能得到较好应用。
如何使GPS、电子罗盘、捷联式惯性组合导航***能利用三者的优势，使***整体性能达到最优，并能满足水下滑翔器长航时、低功耗、小体积的要求，这种***在国内、外均无报道。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种长航时、低功耗、小体积的组合导航***，用于水下滑翔器的准确定位与自主导航，克服现有技术手段的不足。
本实用新型一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置，由三维电子罗盘、微机电***惯性测量单元(MEMS-IMU)、全球定位***(GPS)接收模块、数字信号处理(DSP)处理模块组成；水下滑行时，滑翔器中部安装的微机电***惯性测量单元(MEMS-IMU)测量俯仰角、翻滚角姿态信息，三维电子罗盘测量载体的航向角并对微机电***惯性测量单(MEMS-IMU)测量的姿态信息进行校正；每隔24小时滑翔体浮出水面，采用本体安装的全球定位***(GPS)接收模块输出信息，实现滑翔体的定位、微机电***惯性测量单元(MEMS-IMU)及三维电子罗盘的标定和校正；所有的信息处理过程均在数字信号处理(DSP)处理模块中进行，处理后输出准确的姿态和航向信息给本体中心计算机。
所述三维电子罗盘和微机电***惯性测量单元(MEMS-IMU)是集成一体的。
所述电子罗盘与MEMS-IMU的集成模块和GPS接收模块作为输入与DSP处理模块相连，DSP处理模块处理结果通过RS232串口输出。
本实用新型***体积小、低功耗、长航时、精准稳定性高，可用于水下探测、测量等目的的水下滑翔器的准确定位和自主导航。
附图说明
图1为一种用于小型水下滑翔器的组合导航***构成图；
图2为本实用新型装置工作过程图。
具体实施方案
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
图2是用于小型水下滑翔器的组合导航装置工作过程图，选用新型IMU单元将三轴陀螺、三轴加速度计、三轴高性能磁力计集成一体。在水下滑翔器放入水中之前，首先利用GPS信息和相关算法对IMU单元进行零位误差校正和误差补偿。
水下只有电子罗盘和MEMS-IMU单元进行工作，电子罗盘提供载体的初始航向信息，MEMS-IMU输出载体的俯仰角、翻滚角等姿态信息，惯性导航仪因陀螺的漂移存在随时间累积的误差，故在长时间运行时用电子罗盘的航向角信息对MEMS-IMU输出的信息进行校正。
经过24小时，滑翔器浮出水面时，利用本体安装的GPS OEM板集成的单点接收模块输出信息对MEMS-IMU和电子罗盘进行校正。所有的信息处理过程均在DSP处理模块中进行，经过处理的信息由串口输出到中心计算机，使滑翔器保持本体平衡，同时为其提供准确航迹和位置信息，实现自主导航。

Claims (2)

1.一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置，其特征在于由三维电子罗盘、微机电***惯性测量单元（MEMS-IMU）、全球定位***（GPS）接收模块、数字信号处理(DSP)处理模块组成；水下滑行时，滑翔器中部安装的微机电***惯性测量单元（MEMS-IMU）测量俯仰角、翻滚角姿态信息，三维电子罗盘测量载体的航向角并对微机电***惯性测量单（MEMS-IMU）测量的姿态信息进行校正；每隔24小时滑翔体浮出水面，采用本体安装的全球定位***（GPS）接收模块输出信息，实现滑翔体的定位、微机电***惯性测量单元（MEMS-IMU）及三维电子罗盘的标定和校正；所有的信息处理过程均在数字信号处理(DSP)处理模块中进行，处理后输出准确的姿态和航向信息给本体中心计算机。
2.根据权利要求1中所述的用于小型水下滑翔器的组合导航装置，其特征在于所述数字信号处理(DSP)处理模块还包括RS232串口。
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