一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公布了一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置，所述装置由三维电子罗盘、微机电系统惯性测量单元（MEMS-IMU）、全球定位系统（GPS）接收模块、数字信号处理(DSP)处理模块组成。本实用新型专利技术系统功耗小、体积小、长航时、成本低、重量轻、集成度高、精度稳定性高，可用于水下探测、测量等目的的水下滑翔器的准确定位和自主导航。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术设计了一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置，可用于水下探测、测量等目的的水下滑翔器的准确定位和自主导航。
技术介绍
电子罗盘可以精确测得航向角，三维电子罗盘因其内部加入了倾角传感器，克服了平面电子罗盘在使用中的严格限制，即使罗盘发生了倾斜，航向数据依然准确无误。国外的应用更加成熟，但在水下应用还存在一些问题。 GPS技术的应用很广泛，定位精度相对比较高，但是在高楼林立地区和有遮挡物的地方，有效率会大大下降。在水下滑翔器上的应用更是没有成熟方案。以惯性导航为主，结合GPS和电子罗盘构成的组合导航系统在国内外多领域取得了很大进展，但水下滑翔器在水下工作时间很长，并且GPS信息在水下不能使用，单一惯性导航不能满足定位要求，且由于水下滑翔器对功耗、体积和精度要求较高，从而在水下滑翔器中组合导航系统均未能得到较好应用。如何使GPS、电子罗盘、捷联式惯性组合导航系统能利用三者的优势，使系统整体性能达到最优，并能满足水下滑翔器长航时、低功耗、小体积的要求，这种系统在国内、外均无报道。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种长航时、低功耗、小体积的组合导航系统，用于水下滑翔器的准确定位与自主导航，克服现有技术手段的不足。本技术一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置，由三维电子罗盘、微机电系统惯性测量单元(MEMS-MU)、全球定位系统(GPS)接收模块、数字信号处理(DSP)处理模块组成；水下滑行时，滑翔器中部安装的微机电系统惯性测量单元(MEMS-MU)测量俯仰角、翻滚角姿态信息，三维电子罗盘测量载体的航向角并对微机电系统惯性测量单(MEMS-MU)测量的姿态信息进行校正；每隔24小时滑翔体浮出水面，采用本体安装的全球定位系统(GPS)接收模块输出信息，实现滑翔体的定位、微机电系统惯性测量单元(MEMS-IMU)及三维电子罗盘的标定和校正；所有的信息处理过程均在数字信号处理(DSP)处理模块中进行，处理后输出准确的姿态和航向信息给本体中心计算机。所述三维电子罗盘和微机电系统惯性测量单元(MEMS-MU)是集成一体的。所述电子罗盘与MEMS-MU的集成模块和GPS接收模块作为输入与DSP处理模块相连，DSP处理模块处理结果通过RS232串口输出。本技术系统体积小、低功耗、长航时、精准稳定性高，可用于水下探测、测量等目的的水下滑翔器的准确定位和自主导航。附图说明图I为一种用于小型水下滑翔器的组合导航系统构成图；图2为本技术装置工作过程图。具体实施方案以下结合附图对专利技术的技术方案进行详细说明图2是用于小型水下滑翔器的组合导航装置工作过程图，选用新型IMU单元将三轴陀螺、三轴加速度计、三轴高性能磁力计集成一体。在水下滑翔器放入水中之前，首先利用GPS信息和相关算法对IMU单元进行零位误差校正和误差补偿。水下只有电子罗盘和MEMS-MU单元进行工作，电子罗盘提供载体的初始航向信息，MEMS-IMU输出载体的俯仰角、翻滚角等姿态信息，惯性导航仪因陀螺的漂移存在随时间 累积的误差，故在长时间运行时用电子罗盘的航向角信息对MEMS-MU输出的信息进行校正。经过24小时，滑翔器浮出水面时，利用本体安装的GPS OEM板集成的单点接收模块输出信息对MEMS-MU和电子罗盘进行校正。所有的信息处理过程均在DSP处理模块中进行，经过处理的信息由串口输出到中心计算机，使滑翔器保持本体平衡，同时为其提供准确航迹和位置信息，实现自主导航。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于小型水下滑翔器的组合导航装置，其特征在于由三维电子罗盘、微机电系统惯性测量单元(MEMS-IMU)、全球定位系统(GPS )接收模块、数字信号处理(DSP)处理模块组成；水下滑行时，滑翔器中部安装的微机电系统惯性测量单元(MEMS-IMU)测量俯仰角、翻滚角姿态信息，三维电子罗盘测量载体的航向角并对微机电系统惯性测量单(MEMS-MU)测量的姿态信息进行校正；每隔24小时滑翔...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈熙源，黄浩乾，徐元，刘虎，周智恺，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：