一种智能高精度组合导航系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出的一种智能高精度组合导航系统，包括第一微处理器、上位PC主机、GPS模块和IMU模块，第一微处理器上连接有复位电路、时钟电路和电源电路，IMU模块通过数据采集电路对MEMS惯性器件和磁力计信号进行采集并传输至第一微处理器，第一微处理器通过RS232接口与上位PC机通信，GPS模块内置第二微处理器对GPS信号进行处理，GPS模块通过RS232接口与上位PC机通信，上位PC机用于数据处理和导航计算。本发明结构简单，解决惯性导航误差积累的问题，并在GPS信号失锁的短暂阶段可以由惯性导航单独工作继续提供连续的导航信息。
【专利说明】一种智能高精度组合导航系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及组合导航【技术领域】，尤其涉及一种智能高精度组合导航系统。
【背景技术】
[0002]近年来，汽车工业的高速发展所带来的城市道路交通问题日益严重。作为智能交通系统的关键技术一车辆导航技术成为当今的研究热点。传统的车辆导航技术采用单纯的GPS导航技术，车辆在导航过程中经常出现GPS失锁而影响导航定位功能的情况。捷联惯性导航系统是一种自主式导航方式，它具有抗干扰性能力强、稳定性高等优点，但是由于惯性传感器精度和捷联惯性导航系统工作原理的原因，导致导航定位误差积累，所以不能全天候单独工作。
【发明内容】
[0003]为了解决【背景技术】中存在的技术问题，本发明提出了一种智能高精度组合导航系统，结构简单，解决惯性导航误差积累的问题，并在GPS信号失锁的短暂阶段可以由惯性导航单独工作继续提供连续的导航信息。
[0004]本发明提出的一种智能高精度组合导航系统，包括第一微处理器、上位PC主机、GPS模块和IMU模块，第一微处理器上连接有复位电路、时钟电路和电源电路，IMU模块通过数据采集电路对MEMS惯性器件和磁力计信号进行采集并传输至第一微处理器，第一微处理器通过RS232接口与上位PC机通信，GPS模块内置第二微处理器对GPS信号进行处理，GPS模块通过RS232接口与上位PC机通信，上位PC机用于数据处理和导航计算。
[0005]优选地，第一微处理器采用型号为AT8952的单片机。
[0006]优选地，MEMS惯性器件采用型号为ADXL345的加速度计型号为ITG3205的陀螺仪。
[0007]优选地，GPS模块采用型号为M-87模块作为GPS信号接收器。
[0008]优选地，电源电路为采用MIC5205低压差稳压器，分别为IMU模块、第一微处理器以及第一微处理器的I/o接口供电。
[0009]优选地，数据采集电路采用I2C总线通信模式，AT8952单片机作为主机，MEMS惯性器件作为从机，MEMS惯性器件通过电平转换电路与电源电路连接。
[0010]本发明提出的一种智能高精度组合导航系统，采用GPS模块和IMU模块，IMU模块(Inertial Measurement Unit)即惯性测量单元,是测量物体三轴角速率以及加速度的装置；IMU模块可用MEMS惯性器件作惯性测量元件，在保证实验效果的前提下，尽量降低成本，减小硬件的体积和重量。但低成本MEMS惯性器件存在精度低、漂移大等缺点，在节约成本的前提下，还应尽量减少由MEMS惯性器件精度问题带来的导航误差。GPS模块用于接收GPS卫星定位信号，弥补了由MEMS惯性器件精度问题带来的导航误差得不足。本发明结构简单，解决惯性导航误差积累的问题，并在GPS信号失锁的短暂阶段可以由惯性导航单独工作继续提供连续的导航信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明提出的一种智能高精度组合导航系统的结构框图。
[0012]图2为本发明提出的一种智能高精度组合导航系统中电源电路的电路示意图。
【具体实施方式】
[0013]如图1、图2所示，图1为本发明提出的一种智能高精度组合导航系统的结构框图；图2为本发明提出的一种智能高精度组合导航系统中电源电路的电路示意图。
[0014]参照图1，本发明提出一种智能高精度组合导航系统，包括第一微处理器、上位PC主机、GPS模块和IMU模块,第一微处理器米用型号为AT8952的单片机,第一微处理器上连接有复位电路、时钟电路和电源电路，IMU模块通过数据采集电路对MEMS惯性器件和磁力计信号进行采集并传输至第一微处理器，第一微处理器通过RS232接口与上位PC机通信，GPS模块内置第二微处理器对GPS信号进行处理，GPS模块通过RS232接口与上位PC机通信，上位PC机用于数据处理和导航计算。
[0015]在具体实施例中，MEMS惯性器件采用型号为ADXL345的加速度计型号为ITG3205的陀螺仪；GPS模块采用型号为M-87模块作为GPS信号接收器。数据采集电路采用I2C总线通信模式，AT8952单片机作为主机，MEMS惯性器件作为从机，MEMS惯性器件通过电平转换电路与电源电路连接。
[0016]参照图2，MU模块釆用5V直流电源供电，再通过电源转换电路转换成分别为第一微处理器以及第一微处理器的I/o接口供电。考虑到IMU模块除MEMS惯性器件工作电压夕卜，其他各元件的工作电压都为5V直流电压，采用MIC5205低压差稳压器为系统提供3.3V直流电源。在设计电路时，在每个电源的输出端并联多个电容保证滤除杂波。
[0017]本发明米用GPS模块和IMU模块，IMU模块(Inertial Measurement Unit)即惯性测量单元，是测量物体三轴角速率以及加速度的装置模块可用MEMS惯性器件作惯性测量元件，在保证实验效果的前提下，尽量降低成本，减小硬件的体积和重量。但低成本MEMS惯性器件存在精度低、漂移大等缺点，在节约成本的前提下，还应尽量减少由MEMS惯性器件精度问题带来的导航误差。GPS模块用于接收GPS卫星定位信号，弥补了由MEMS惯性器件精度问题带来的导航误差得不足。
[0018]本发明中，数据采集电路采用I2C总线通信模式，AT8952单片机作为主机，MEMS惯性器件作为从机，MEMS惯性器件通过电平转换电路与电源电路连接。不仅能满足双向电平转换的要求，还能将掉电的总线部分与剩下的总线系统隔离开来，保护低电压器件防止高电压器件的高电压毛刺波；通过使用双向电平转换器可以将电源电压和逻辑电平不同的两部分I2C总线连接起来。
[0019]本发明组合导航模式，确定采用速度、位置的松耦合组合导航模式。对GPS模块和IMU模块误差进行分析，得到组合导航系统误差状态方程。采用上位PC机对数据进行集中处理，组合导航模块主要负责数据釆集和预处理，GPS模块内置处理器，用于获取GPS导航信息模块以单片机作为处理核心，采集陀螺仪、加速度计和磁力计九路输出信号，用于捷联惯性导航解算。
[0020]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.本发明提出的一种智能高精度组合导航系统，包括第一微处理器、上位PC主机、GPS模块和IMU模块，第一微处理器上连接有复位电路、时钟电路和电源电路，IMU模块通过数据采集电路对MEMS惯性器件和磁力计信号进行采集并传输至第一微处理器，第一微处理器通过RS232接口与上位PC机通信，GPS模块内置第二微处理器对GPS信号进行处理，GPS模块通过RS232接口与上位PC机通信，上位PC机用于数据处理和导航计算。本发明结构简单，解决惯性导航误差积累的问题，并在GPS信号失锁的短暂阶段可以由惯性导航单独工作继续提供连续的导航信息。
【文档编号】G01S19/49GK104280758SQ201410616664
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】柳明 申请人:滨州学院, 柳明