[实用新型]GPS/INS组合定位导航系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种GPS/INS组合定位导航系统。

背景技术

车载导航市场上主流技术是GPS(Global Position System卫星定位导航系统)系统。GPS系统通过接收分布在天空的24颗卫星发送的无线信号计算定位信息，具有全球、全天候、高精度、实时定位等优点，但是由于无线信号的直线传播特性，其动态性能和抗干扰能力较差，当GPS接收机在隧道、树荫或高楼附近时，卫星信号被遮挡，影响准确定位甚至无法定位。

INS(Inertial Navigation System惯性定位导航系统)系统具有自主导航能力，可以独立给出载体姿态、速度和位置等定位导航信息，抗外界干扰能力强。随着INS系统中惯性陀螺仪技术的发展，将INS系统应用于GPS系统中，即产生了GPS/INS组合定位导航系统，该系统可在GPS定位导航受影响时，通过INS系统进行定位导航。但INS系统的定位导航误差随时间延续而不断增大，即误差积累、漂移大。

INS系统包括陀螺仪和速率传感器。陀螺仪测量移动载体(以汽车为例)行进过程中的角速度，即单位时间内所转过的角度值；速率传感器测量汽车的速率，以实现INS系统的定位导航。故INS系统在定位导航时的误差包括速率误差和角度误差。INS系统测量汽车速率的方法是：速率传感器根据车轮周转的圈数而产生相应的速率脉冲信号，后根据所述脉冲信号的频率计算车辆速率。故速率脉冲信号的误差导致了速率误差；此外，不同车辆的轮胎尺寸不同，进一步增大了速率误差。

因此，如何利用GPS信号来校正INS系统在定位导航时的速率误差，是GPS/INS组合定位导航系统提高定位导航精度所要解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于校正INS系统的定位导航的速率误差以提高定位导航精度的GPS/INS组合定位导航系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的GPS/INS组合定位导航系统，包括：CPU单元、INS模块、用于接收经纬度信号的GPS接收器和与CPU单元双向电连接的触摸屏操控单元；可根据移动速率而产生相应的速率脉冲信号和移动转角信号的INS模块的速率脉冲信号输出端和角度信号输出端分别与GPS接收器的速率脉冲信号输入端和角度信号输入端相连，可根据所述经纬度信号对单个速率脉冲所对应的移动距离值和移动转角信号进行误差校正的GPS接收器的定位导航信号输出端与CPU单元的定位导航信号输入端相连。

上述技术方案中，INS模块包括用于生成速率脉冲信号的速率检测单元和用于生成移动转角信号的陀螺仪单元；INS模块中的速率检测单元的速率脉冲信号输出端和陀螺仪单元的角度信号输出端分别即为INS模块的速率脉冲信号输出端和角度信号输出端。

上述技术方案中，GPS接收器包括：GPS模块和与GPS模块的射频信号输入端相连的射频放大器；射频放大器的信号输入端与GPS天线相连；GPS接收器的角度信号输入端和速率脉冲信号输入端分别为GPS模块的角度信号输入端和速率脉冲信号输入端；GPS接收器的定位导航信号输出端即为GPS模块的定位导航信号输出端。

本实用新型具有积极的效果：(1)本实用新型的GPS/INS组合定位导航系统利用GPS接收器接收的经纬度信号校正单个速率脉冲所对应的距离值和移动转角度值，以在卫星信号被遮挡、GPS接收器接收经纬度信号受干扰时，可仅靠INS系统进行较精确地导航，故相对于现有技术，该系统减小了速率误差和移动转角度误差，解决了INS系统的定位导航误差随时间延续不断增大，即误差积累、漂移大的技术问题，也解决了因各种车辆使用轮胎尺寸的不同、路面状况因素等所导致的INS系统速率检测误差，提高了GPS/INS组合定位导航系统的定位导航精度。(2)本实用新型的速率检测校正方法中，当GPS模块测得所述移动路线为准直线时，GPS模块才根据经纬度信号对来自INS模块的速率脉冲信号中的单个速率脉冲所对应的移动距离值进行误差校正；所述准直线为转角小于15°的曲线。若移动路线的转角大于15°，则INS模块相应生成的速率脉冲数存在较大误差，不便用于所述误差校正。

附图说明

图1为本实用新型的GPS/INS组合定位导航系统的电路原理图；

图2为本实用新型的GPS/INS组合定位导航系统的角度检测校正方法的程序框图。

图3为本实用新型的GPS/INS组合定位导航系统的速率检测校正方法的程序框图。

具体实施方式

(实施例1)