专利名称：手持惯性导航仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种惯性导航设备，特别是手持式的惯性导航仪。
背景技术：
手持导航产品包括带有GPS模块的手机和平板电脑，用卫星定位导航，提供定位信息和速度信息，未能提供姿态信息；手持惯性导航设备目前还很少，大多数是车载、船载和机载等固定载体上的导航设备，通过价格昂贵的惯性测量单元頂UdnertialMeasurement Unit)来解算导航,提供定位、速度、姿态信息,单由于惯性器件的原因会导致系统的发散，长时间精度会减低
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种手持惯性导航仪，它具有轻便、移动、低功耗、可视、廉价、隐蔽、小巧的优点，使用精简而可靠。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是它包括水平传感器、磁北传感器、高度传感器、惯性测量单元IMU、RAM9主板、带有wince嵌入式操作系统平台的ARM9处理器、触摸屏和锂电池，所述水平传感器输出的倾角结合惯性测量单元IMU解算的倾角得到一个横摇偏差S R和一个纵摇偏差δ P，经过卡尔曼滤波后，得到一个稳定偏差反馈给惯性测量单元IMU ;所述磁北传感器输出的航向角结合惯性测量单元IMU解算的航向角得到一个航向偏差δ Y，经过卡尔曼滤波后，得到一个稳定的航向角偏差，反馈给惯性测量单元IMU ;所述高度传感器输出的高度结合惯性测量单元IMU解算的高度得到一个高度差δ H，经过卡尔曼滤波后，得到一个稳定高度偏差，反馈给惯性测量单元IMU ;处理校正后的数据，在惯性坐标系下的微机电系统MEMS的数学模型完成载体姿态、速度、位置信息的解算，以此来提闻系统的精度。本发明具有轻便、移动、低功耗、可视、廉价、隐蔽、小巧的优点，使用精简而可靠。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图I为本发明方块图；图2为本发明软件方块图；图3为本发明工作原理图。
具体实施例方式如图1、2所示，本发明包括水平传感器、磁北传感器、高度传感器、惯性测量单元IMU、RAM9主板、带有wince嵌入式操作系统平台的ARM9处理器、触摸屏和锂电池，所述水平传感器输出的倾角结合惯性测量单元IMU解算的倾角得到一个横摇偏差δ R和一个纵摇偏差δ P，经过卡尔曼(Kalman)滤波后，得到一个稳定偏差反馈给惯性测量单元MU ;所述磁北传感器输出的航向角结合惯性测量单元MU解算的航向角得到一个航向偏差δ Y，经过卡尔曼滤波后，得到一个稳定的航向角偏差，反馈给惯性测量单元IMU ;所述高度传感器输出的高度结合惯性测量单元IMU解算的高度得到一个高度差δ H，经过卡尔曼滤波后，得到一个稳定高度偏差，反馈给惯性测量单元IMU ;处理校正后的数据，在惯性坐标系下的微机电系统MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)的数学模型完成载体姿态、速度、位置信息的解算，以此来提高系统的精度。所述的惯性测量单元IMU包括陀螺仪与加速计，陀螺仪输出角速度，为了获得设备的航向角，需要对角速度进行一次积分，得到一个角度变化量。由于系统以固定频率进行采样，其积分节点是等距的，因此可 以采用等距节点的Newton-Cotes公式积分。对于系统模型不准及系统随机量统计不稳的情况，设计了稳定的、均方误差预测局部最小的自适应扩展Kalman滤波算法。此算法不需要过去全部观测数据，它只是根据前一个估计值和最近一个观测数据来估计信号的当前值，计算量小，实时性好；得到系统参数后，即可在参数不变情况下对之后所检测的信号进行滤波，具有很好的自适应性。工作原理由ARM9系统采集MEMS惯性测量单元(MU)、水平传感器、磁北传感器和高度传感器的数据，对其数据进行滤波、补偿处理后，根据惯性坐标系下的MEMS系统的数学模型完成载体姿态、速度、位置等信息的解算，其机械编排如图3所示。
权利要求
1.一种手持式惯性导航仪，其特征在于它包括水平传感器、磁北传感器、高度传感器、惯性测量单元IMU、RAM9主板、带有wince嵌入式操作系统平台的ARM9处理器、触摸屏和锂电池，所述水平传感器输出的倾角结合惯性测量单元IMU解算的倾角得到一个横摇偏差SR和一个纵摇偏差δ P，经过卡尔曼滤波后，得到一个稳定偏差反馈给惯性测量单元IMU ;所述磁北传感器输出的航向角结合惯性测量单元IMU解算的航向角得到一个航向偏差δ Y，经过卡尔曼滤波后，得到一个稳定的航向角偏差，反馈给惯性测量单元IMU ;所述高度传感器输出的高度结合惯性测量单元IMU解算的高度得到一个高度差δ H，经过卡尔曼滤波后，得到一个稳定高度偏差，反馈给惯性测量单元IMU ;处理校正后的数据，在惯性坐标系下的微机电系统MEMS的数学模型完成载体姿态、速度、位置信息的解算，以此来提高系统的精度。
全文摘要
本发明涉及一种手持式惯性导航仪。它包括水平传感器、磁北传感器、高度传感器、惯性测量单元IMU、RAM9主板、带有wince嵌入式操作系统平台的ARM9处理器、触摸屏和锂电池，所述水平传感器输出横摇偏差δR和纵摇偏差δP；所述磁北传感器输出航向偏差δY；所述高度传感器输出的高度结合惯性测量单元IMU解算的高度得到一个高度差δH，经过卡尔曼滤波后，得到一个稳定高度偏差，反馈给惯性测量单元IMU；处理校正后的数据，在惯性坐标系下的微机电系统MEMS的数学模型完成载体姿态、速度、位置信息的解算。具有轻便、移动、低功耗、可视、廉价、隐蔽、小巧的优点，使用精简而可靠。
文档编号G01C21/16GK102967312SQ20121052541
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者牛跃, 袁志毅 申请人:河北汉光重工有限责任公司