專利名稱：一種用于運(yùn)動(dòng)載體定位的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)動(dòng)載體定位的系統(tǒng)，特別是涉及地面車輛、海上船舶及近地飛行器的在線實(shí)時(shí)定位方法，屬于導(dǎo)航領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的定位技術(shù)主要是無線電定位、GPS定位等。無線電定位需要接收外來信號(hào)，并且該方式的應(yīng)用越來越少，正處于淘汰的階段。GPS定位存在盲區(qū)，如果在同一時(shí)刻無法接收到4顆及以上導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)，即無法完成定位。傳統(tǒng)的慣性技術(shù)的核心部件之一一陀螺，由于受自身原理的限制，其漂移隨著時(shí)間的增長而累積，致使陀螺的誤差越來越大，而本文提出的方法不存在類似于陀螺的累積誤差，對(duì)系統(tǒng)的精度有很大的改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于運(yùn)動(dòng)載體定位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)不需要向外輻射信號(hào)和接收外來信號(hào)，具有很強(qiáng)的自主性，使用過程中不存在盲區(qū)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的定位。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種用于運(yùn)動(dòng)載體定位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括三分量磁強(qiáng)計(jì)、傾角傳感器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、卡爾曼濾波模塊、地磁參考模塊、顯示單元，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、卡爾曼濾波模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)處理模塊；三分量磁強(qiáng)計(jì)與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊連接；傾角傳感器與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊連接，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊與卡爾曼濾波模塊連接，卡爾曼濾波模塊與顯示單元連接，地磁參考模塊與卡爾曼濾波模塊連接；工作流程如下( I)三分量磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量地磁場(chǎng)在運(yùn)動(dòng)載體坐標(biāo)系中的三個(gè)分量，并將三個(gè)分量的模擬信號(hào)發(fā)送給第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，傾角傳感器測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度，并將旋轉(zhuǎn)角度的模擬信號(hào)發(fā)送給第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；(2)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將來自三分量磁強(qiáng)計(jì)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊；(3)接步驟(1)，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將來自傾角傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊；(4)接步驟(2)和(3)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊利用來自第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)將來自第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)轉(zhuǎn)換為慣性坐標(biāo)系下的三分量數(shù)據(jù)信號(hào)，并發(fā)送給卡爾曼濾波模塊；(5)卡爾曼濾波模塊利用來自坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)和地磁參考模塊的信號(hào)，對(duì)運(yùn)動(dòng)載體的地理位置進(jìn)行估計(jì)，并將位置信號(hào)發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示。
有益效果(1)本發(fā)明所述系統(tǒng)不需要向外輻射信號(hào)和接收外來信號(hào)，具有很強(qiáng)的自主性。(2)地磁場(chǎng)是地球的基本物理場(chǎng)之一，本發(fā)明所述系統(tǒng)在使用過程中不存在盲區(qū)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的定位。


圖1為本發(fā)明所述的用于運(yùn)動(dòng)載體定位的系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。如圖1所示，一種用于運(yùn)動(dòng)載體定位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:三分量磁強(qiáng)計(jì)、傾角傳感器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、卡爾曼濾波模塊、地磁參考模塊、顯示單元，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、卡爾曼濾波模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)處理模塊；三分量磁強(qiáng)計(jì)與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊連接；傾角傳感器與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊連接，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊與卡爾曼濾波模塊連接，卡爾曼濾波模塊與顯示單元連接，地磁參考模塊與卡爾曼濾波模塊連接；工作流程如下:( I)三分量磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量地磁場(chǎng)在運(yùn)動(dòng)載體坐標(biāo)系中的三個(gè)分量，并將三個(gè)分量的模擬信號(hào)發(fā)送給第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，傾角傳感器測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度，并將旋轉(zhuǎn)角度的模擬信號(hào)發(fā)送給第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；(2)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將來自三分量磁強(qiáng)計(jì)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊；(3)接步驟(1)，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將來自傾角傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊；(4)接步驟(2)和(3)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊利用來自第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)將來自第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)轉(zhuǎn)換為慣性坐標(biāo)系下的三分量數(shù)據(jù)信號(hào)，并發(fā)送給卡爾曼濾波模塊；(5)卡爾曼濾波模塊利用來自坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)和地磁參考模塊的信號(hào)，對(duì)運(yùn)動(dòng)載體的地理位置進(jìn)行估計(jì)，并將位置信號(hào)發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示。地磁參考模塊表征地磁場(chǎng)和地理位置的關(guān)系，地磁場(chǎng)的強(qiáng)度是地理位置的函數(shù)，這個(gè)關(guān)系可由以下公式來表示:
權(quán)利要求
1.一種用于運(yùn)動(dòng)載體定位的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括:三分量磁強(qiáng)計(jì)、傾角傳感器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、卡爾曼濾波模塊、地磁參考模塊、顯示單元，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、卡爾曼濾波模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)處理模塊；三分量磁強(qiáng)計(jì)與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊連接；傾角傳感器與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊連接，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊與卡爾曼濾波模塊連接，卡爾曼濾波模塊與顯示單元連接，地磁參考模塊與卡爾曼濾波模塊連接；工作流程如下:(1)三分量磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量地磁場(chǎng)在運(yùn)動(dòng)載體坐標(biāo)系中的三個(gè)分量，并將三個(gè)分量的模擬信號(hào)發(fā)送給第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，傾角傳感器測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度，并將旋轉(zhuǎn)角度的模擬信號(hào)發(fā)送給第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；(2)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將來自三分量磁強(qiáng)計(jì)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊；(3)接步驟(1)，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將來自傾角傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊；(4)接步驟(2)和(3)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊利用來自第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)將來自第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)轉(zhuǎn)換為慣性坐標(biāo)系下的三分量數(shù)據(jù)信號(hào)，并發(fā)送給卡爾曼濾波模塊；(5)卡爾曼濾波模塊利用來自坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)和地磁參考模塊的信號(hào)，對(duì)運(yùn)動(dòng)載體的地理位置進(jìn)行估計(jì) ，并將位置信號(hào)發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于運(yùn)動(dòng)載體定位的系統(tǒng)，特別是涉及地面車輛、海上船舶及近地飛行器的在線實(shí)時(shí)定位方法，屬于導(dǎo)航領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括三分量磁強(qiáng)計(jì)、傾角傳感器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、卡爾曼濾波模塊、地磁參考模塊、顯示單元，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、卡爾曼濾波模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)處理模塊。所述系統(tǒng)不需要向外輻射信號(hào)和接收外來信號(hào)，具有很強(qiáng)的自主性，使用過程中不存在盲區(qū)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的定位。
文檔編號(hào)G01C21/08GK103076016SQ20121059061
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者車振, 楊昌茂 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所