[发明专利]具有用于翻转测量的转台的导航设备和操作方法

说明书

本发明涉及一种导航设备，其包括转台(1)，该转台能够响应旋转控制信号而绕轴(3)旋转到至少两个不同的旋转位置。在转台(1)上安装有惯性测量单元(2)，其能够与转台(1)一起旋转。借助评估装置能够确定来自惯性测量单元(2)的测量数据的质量。若所确定的质量未达到预定的最低质量，则使转台(1)旋转到另一旋转位置。

技术领域

本发明涉及一种导航设备，其具有适用于翻转测量的转台，以及涉及一种操作该导航设备的方法。

背景技术

对于移动物体的导航，例如在航运领域，存在对导航设备的成文要求，例如在IMOA.821中有记载。若导航设备具有惯性传感装置(例如惯性测量单元)，该惯性传感装置则必须相应地功能强大且准确，而这导致了巨大的成本。

而在预算较小的应用中，使用廉价导航设备通常已足够，而这种导航设备不可避免地使用较不精确的传感装置。已经发现，与导航性能有关的一些传感器误差可以借助翻转测量和通过数学方法来估计和补偿。以这种方式，即使使用较简单的传感器也可以满足标准中的规定要求。

但是，根据对导航性能的不同要求，翻转测量必须经常且规律地定期进行。

通常，设置机械转台进行翻转测量，其上安装有惯性测量单元，以便该惯性测量单元能够以一定的时间间隔与转台一同旋转。转台引发彼此相反的180度旋转(来回)，从而能够观察和补偿系统相关的测量误差。触发转台旋转可以手动或自动完成。

这种使用转台用于翻转测量的方法例如从US 2010/0256907 A1中已知。在该方法中，转台例如以规则的时间间隔，例如每两分钟，向相反方向旋转180度。一个旋转过程需要2秒钟。

借助翻转测量还能够以较高精确度确定所谓的Heading(航向)，即物体(例如船只)相对于参考系统的航向或方位。导航设备特别是可以用于所谓的“航姿参考系统”(AHRS)。

然而，特别是在较长的时间周期内使用导航系统时，转台的密集使用会导致机械运动的部件的磨损或损耗，并由此导致转台机械旋转中的不准确性，特别是在终止位置或旋转位置的精度方面。这些不准确性可能由于转台的定位日益不准确而导致导航错误随着使用时间而增加，并且由于准确性不足而导致整个设备的使用寿命缩短。

发明内容

本发明的任务在于提供一种导航设备，其使用翻转测量的方法，并且借助其能够在保持高质量规格的同时延长设备的使用寿命。

这一任务通过一种具有权利要求1的特征的导航设备得以实现。在并列权利要求中规定了用于操作这种导航设备的方法。从属权利要求限定了有利的实施方案。

提供一种导航设备，其包括：转台，其能够响应旋转控制信号而绕轴旋转到至少两个不同的旋转位置；安装在转台上的惯性测量单元，其能够与该转台一起旋转；以及用于评估来自惯性测量单元的测量数据的评估装置；其中，能够通过评估装置确定测量数据的质量，并且其中，若所确定的质量未达到预定的最低质量，能够通过评估装置产生旋转控制信号，从而使得转台旋转到另一旋转位置。

惯性测量单元通常也被称为IMU(inertial measurement unit)。在此可以是一个或多个旋转速率传感器，例如光纤陀螺仪(FOG)，也可以与一个或多个加速度计结合使用。但对于结合翻转测量的应用，通常使用较廉价的系统，例如MEMS(micro electromechanical system 微机电系统)。

惯性测量单元由转台承载，当产生旋转控制信号时，该转台引发分别向两个不同的旋转位置的交替旋转。在此特别是围绕竖轴(偏航轴线)或垂直于本地水平线进行旋转。

评估装置总是存在于惯性测量单元中，并且还用于持续或定期地确定测量信号的质量。