[实用新型]惯性测量及卫星定位定向的组合导航系统

说明书

本实用新型公开了惯性测量及卫星定位定向的组合导航系统，属于组合导航技术领域，包括IMU、GNSS接收机、接口模块、信号采集与导航解算模块以及电源电路。IMU包括单轴光纤陀螺、双轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计，GNSS接收机包括双天线、射频前端处理模块、RTK定位及双天线定向解算模组，接口模块包括RS422、SPI、UART和对外接口，信号采集与导航解算模块包括FPGA和DSP微处理器；单轴光纤陀螺、双轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计、GNSS接收机分别用RS422、SPI、UART与FPGA连接，FPGA通过EMIF数据总线与DSP微处理器连接，对外接口与FPGA连接；DSP微处理器将解算后的横滚角、俯仰角、航向角数据及经过融合的速度、位置信息输出至上位机。本实用新型具有低成本、配置可选及多场景适用的优点。

技术领域

本实用新型涉及组合导航技术领域，具体涉及一种惯性测量及卫星定位定向的组合导航系统。

背景技术

惯性测量单元简称IMU,是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置，其中，陀螺仪及加速度计是IMU的主要元件。一般情况，IMU包含了三个单轴的陀螺仪和三个单轴的加速度计，陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，而加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。

全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS），是一种能在地球表面或近地空间的任何地点，为用户提供全天候的三维坐标、速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。国之重器北斗三号导航系统（BDS3）就属于GNSS的一种。GNSS主要由空间卫星星座、地面控制站和接收机三部分组成。

中国实用新型专利CN212905484U公开了一种用于无人机的六轴光纤惯导冗余装置，其包括数据处理模块、信号采集模块、接口模块、三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加表、温度传感器和卫星模块，其中，信号采集模块与数据处理模块电连接，接口模块包括第一SPI接口、第二SPI接口、第三SPI接口、RS422接口、第一IO接口和第二IO接口，温度传感器通过第一SPI接口与信号采集模块连接，三轴MEMS陀螺通过第二SPI接口与信号采集模块连接，三轴MEMS加表通过第三SPI接口与信号采集模块连接，无人机上的三轴光纤陀螺通过RS422接口与信号采集模块连接，无人机上的三轴石英加表通过第一IO接口与信号采集模块连接，卫星模块通过第二IO接口与信号采集模块连接。该技术方案成本较高、冗余设计比较复杂，不适应无人驾驶汽车等民用领域低成本、配置可选及多场景适用的需求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种惯性测量及卫星定位定向的组合导航系统，未使用背景技术中的冗余设计，能够满足无人驾驶汽车等民用领域低成本、配置可选及多场景适用的需求。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

惯性测量及卫星定位定向的组合导航系统，包括IMU、GNSS接收机、接口模块、信号采集与导航解算模块以及电源电路；

所述IMU包括单轴光纤陀螺、双轴MEMS陀螺仪和三轴MEMS加速度计；所述单轴光纤陀螺用于测量Z轴的角速度信号，所述双轴MEMS陀螺仪用于测量X轴和Y轴的角速度信号，所述三轴MEMS加速度计用于测量三个正交轴上的加速度信号；

所述GNSS接收机包括双天线、射频前端处理模块、RTK定位及双天线定向解算模组，所述接口模块包括RS422、SPI、UART和对外接口，所述信号采集与导航解算模块包括FPGA和DSP微处理器；所述FPGA通过EMIF数据总线与DSP微处理器连接；

所述单轴光纤陀螺用RS422与FPGA连接，所述双轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计均用SPI与FPGA连接，所述GNSS接收机用UART与FPGA连接，所述对外接口与FPGA连接；所述电源电路为IMU、GNSS接收机、接口模块以及信号采集与导航解算模块供电。