[实用新型]组合磁罗经的高性能新型卫星罗经仪

说明书

技术领域

本实用涉及一种航海用卫星罗经，特别涉及一种卫星导航定位与地球磁场指向组合的卫星罗经仪。

背景技术

在茫茫大海中，罗经为船舶提供方向，是船舶最重要的通导设备之一，是船舶导航的必装设备，国际海事组织（IMO）对各种吨位船舶应该安装的罗经性能和类型有具体的强制要求。

目前船上普遍使用的罗经有磁罗经和电罗经。磁罗经根据指南针的基本原理，借助地球磁场而制造的指向仪器。电罗经即陀螺罗经，是利用陀螺仪的定轴性和进动性，结合地球自转矢量和重力矢量，用控制设备和阻尼设备制成以提供真北基准的仪器。

磁罗经结构简单、自主可靠、坚固耐用、维护方便；但是磁罗经受地磁、环境影响，存在各向性能差异，随地理位置、船体结构不同，而表现出较大的误差。

电罗经相比性能更加优异，精度更高，具有自主可靠的优点；但是电罗经价格昂贵，结构复杂，维护成本高，启动稳定时间长，安装校准复杂；其中高速旋转的陀螺球是损耗件，维修更换价格非常高。

磁罗经是各类船舶必须安装的设备，电罗经由于高性能也非常普及。而且，装有电罗经后，磁罗经往往处于备用的状况。

卫星罗经仪则是利用全球卫星导航系统卫星发射的导航无线信号，经过信号处理而解算出指向的新型罗经，基本是纯电子的系统。卫星罗经仪具有精度高，数字化，价格低，免维护，启动快，安装简单等有点，具有良好的应用前景。

然而，卫星罗经仪依靠接收离地球约二万公里的无线卫星导航信号，因此存在可靠性问题，一旦接收的卫星信号发生异常，就没有航向输出；尽管目前的卫星罗经仪为了提高输出频率和补偿短暂的、瞬时性的接收异常，大多组合了微机械系统（MEMs）陀螺，但是廉价的MEMs一般都只能稳定几分钟时间，卫星罗经仪存在长时间无方向输出的实际缺陷和风险。另外，由于卫星罗经利用了最优控制理论，存在局部最优收敛点，在短时间（几十分钟内）会输出错误的方向。以上两点严重影响了总体性能优越，价格低廉的卫星罗经仪的推广使用。

发明内容

本实用新型的发明目的是：提供一种组合磁罗经的高性能新型卫星罗经仪，解决传统卫星罗经仪输出可能会间断的缺陷；解决一般卫星罗经仪输出错误角度的问题；开机即有输出，缩短一般卫星罗经仪的输出稳定时间；提高卫星罗经仪的核心技术整周模糊度求解速度；识别天线方向，降低安装难度。

为完成上述目的，本实用新型是这样实现的：一种组合磁罗经的高性能新型卫星罗经仪，它包括信号接收装置、信号处理装置、磁差和参数存储器、主控制器、航向输出设备，所述的信号处理装置用于处理信号接收装置接收的信号；磁差和参数存储器存储信号处理结果；主控制器统一控制信息的接收与发送；其特征在于：所述的信号接收装置包括导航卫星信息输入模块和磁罗经信息输入模块；信号处理装置接收卫星信息输入模块和磁罗经信息输入模块的信息；磁差和参数存储器保存和使用组合求解的结果；主控制器同时控制连接信号处理装置、航向输出设备。本实用新型将磁罗经与卫星导航结合的方式进行，解决卫星罗经仪输出可能间断的缺陷，从而提高了可靠性；开机即有方向输出，不用等待卫星信号，和开机时卫星信号接收状况无关。

对上述技术方案作进一步的改进，所述的信号处理装置包括磁罗仪磁差存储器、误差求解模块以及姿态求解组合模块；所述的误差求解模块接导航卫星信息输入模块和磁罗经信息输入模块的信息，经过最优理论计算得到位置相关的磁罗经误差，传送至磁差存储器；所述的姿态求解组合模块接收卫星导航信息和磁罗经输入信息，缩小姿态求解过程中搜索范围，识别天线安装方向，并将所获得参数变量存入磁差和参数存储器；所述的磁罗仪磁差存储器受主控器控制。卫星罗经仪包括所有利用了卫星导航定位系统信号的罗经仪，所述的卫星包括：GPS，GLONASS，GALILEO，和中国的北斗-2系统。所述的磁差和参数存储器由非易失的存储介质组成。所述的导航卫星信息输入模块至少包含两个导航天线，每个天线对应一个带载波相输出的卫星导航接收机，可以是模块或接收机电路。

磁罗经的输出通过感应器或图像处理等数字化后进入误差比较器；由于磁罗经误差较大，因此在卫星罗经正常或其它高精度船艏设备（电罗经）存在的情况下，自动根据位置对磁罗经各方向进行自动补差，通过信息融合算法求得磁罗经的误差，存入磁差存储器；在精确的方向输出模块或设备故障时，自动从磁差存储器中读取误差，对磁罗经输出进行补偿，从而大大提高磁罗经的精度，使得本罗经仍旧能维持高精度的航向输出。