一种地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统

1.本实用新型涉及导航技术领域，具体是一种地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统。


背景技术：

2.导弹发射车是发射导弹的军用武器，如何能够快速精确地测定发射点位的地理坐标是十分重要的问题,因此对定位定向技术的精度有很高的要求。传统的车载导弹利用的是有依托发射技术，在预设阵地发射,机动性和灵活性比较差，无法发挥车载优势。而无依托技术能够缩短发射的准备时间,提高导弹快速发射的能力,增强导弹的战场生存能力。当前的技术主要以惯性导航为主，结合其他定位技术进行定位，例如，惯性导航/卫星导航组合，如基于北斗、uwb及惯导的高精度列车定位终端(申请号：cn201922479723.5)就公开过类似方法，但该种方法中卫星信号容易受到外界干扰，不能保证定位信息的可靠性。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，可通过地磁匹配辅助惯导/ldv组合进行导航定位，进一步提高载体的定位精度，实现高精度、高可靠的载体定位。
4.为实现上述目的，本实用新型提供一种地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，包括：
5.探测模块，用于对载体运动过程中的惯导数据、ldv测速数据以及所处位置的地磁数据进行采集；
6.第一定位模块，与所述探测模块电连接，用于根据所述探测模块采集的惯导数据、ldv测速数据以及所处位置的地磁数据得到实测地磁序列与载体参考位置；
7.数据库模块，与所述第一定位模块电连接，所述数据库模块预存有地磁基准数据，用于根据所述载体参考位置确定参考地磁序列；
8.第二定位模块，与所述第一定位模块、所述数据库模块电连接，用于将所述实测地磁序列与所述参考地磁序列进行匹配计算，得到载体精确定位结果。
9.在其中一个实施例，所述探测模块包括：
10.ldv数据采集模块，用于采集ldv测得的ldv测速数据，即载体的速度；
11.惯性数据采集模块，用于采集惯导设备测得的惯导数据，即载体的速度、位置、姿态；
12.地磁数据采集模块，用于采集地磁传感器测得的载体所处位置的地磁数据。
13.在其中一个实施例，还包括定位终端；
14.所述定位终端与所述探测模块电连接，用于测得载体运动过程中的速度、位置、姿态以及所处位置的地磁数据，并传输至所述探测模块。
15.在其中一个实施例，所述定位终端包括ldv、惯导设备与地磁传感器。
16.在其中一个实施例，所述第一定位模块包括数据预处理模块与导航解算模块；
17.所述数据预处理模块与所述探测模块电连接，用于对来自所述探测模块的惯导数据、ldv测速数据以及所处位置的地磁数据进行预处理，得到所述实测地磁序列；
18.所述导航解算模块与所述探测模块电连接，用于对来自所述探测模块的惯导数据与ldv测速数据进行卡尔曼滤波解算，得到所述载体参考位置。
19.在其中一个实施例，所述第二定位模块中预存有iccp匹配程序，用于将所述实测地磁序列与所述参考地磁序列进行匹配计算，得到载体精确定位结果。
20.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：
21.本实用新型提出的一种地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，在惯性导航系统/激光测速仪组合导航系统的基础上，将地磁传感器引入组合系统，构成以地磁辅助的惯性导航系统/激光测速仪组合导航系统，进一步提高列车定位精度和可靠性，实现高精度、高可靠的载体定位。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
23.图1为本实用新型实施例中地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统的结构框图。
24.附图标号：定位终端1、ldv101、惯导设备102、地磁传感器103、探测模块2、ldv数据采集模块201、惯性数据采集模块202、地磁数据采集模块203、数据库模块3、第一定位模块4、数据预处理模块401、导航解算模块402、第二定位模块5。
25.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可
以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
31.如图1所示为本实施例公开的一种地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，其主要包括搭载在载体上的定位终端1、探测模块2、数据库模块3、第一定位模块4与第二定位模块5。其中，定位终端1主要用于测得载体运动过程中的速度、位置、姿态(包括惯导数据与ldv测速数据)以及所处位置的地磁数据，并传输至探测模块2。探测模块2在采集到载体运动过程中的惯导数据、ldv测速数据以及所处位置的地磁数据后传输给第一定位模块4，经由第一定位模块4解算后得到载体的实测地磁序列与载体参考位置，并将实测地磁序列传输至数据库模块3，将载体参考位置传输至第二定位模块5。数据库模块3预存有地磁基准数据，因此数据库模块3可根据接收的载体参考位置在地磁基准数据中匹配确定载体的参考地磁序列，随后数据库模块3将载体的参考地磁序列传输至第二定位模块5。最后，第二定位模块5将实测地磁序列与参考地磁序列进行匹配计算，得到载体精确定位结果。
32.具体到本实施例中，定位终端1包括ldv101(激光多普勒测速仪，laserdoppler velocimetry)、惯导设备102(惯性导航系统，inertialnavigationsystem，ins)与地磁传感器103。其中，惯导设备102可采用ins(惯性导航系统，inertialnavigationsystem)或sins(捷联惯性导航系统，strapdowninertialnavigationsystem)。
33.本实施例中，探测模块2由ldv数据采集模块201、惯性数据采集模块202与地磁数据采集模块203组成。具体地，ldv数据采集模块201与ldv101的信号输出端电连接，用于采集ldv101测得的ldv测速数据，即载体的速度。惯性数据采集模块202与惯导设备102的信号输出端电连接，用于采集惯导设备102测得的惯导数据，即载体的速度、位置、姿态。地磁数据采集模块203与地磁传感器103的信号输出端电连接，用于采集地磁传感器103测得的载体所处位置的地磁数据。
34.本实施例中，第一定位模块4包括数据预处理模块401与导航解算模块402。具体地，数据预处理模块401与探测模块2电连接，用于对来自探测模块2的惯导数据、ldv测速数据以及所处位置的地磁数据进行预处理，得到实测地磁序列。导航解算模块402与探测模块2电连接，用于对来自探测模块2的惯导数据与ldv测速数据进行卡尔曼滤波解算，得到载体参考位置。
35.本实施例中，数据处理模块中预存有预处理程序，该预处理程序执行时对来自探测模块2的惯导数据、ldv测速数据以及所处位置的地磁数据进行预处理，得到实测地磁序列。其具体实施过程为所属领域的常规技术，例如可参考cn102809376a所公开的技术方案，即但载体经过某个区域时，将地磁传感器103实时测得的地磁数据按序列排序，即能得到实测地磁序列。
36.本实施例中，导航解算模块402预存有卡尔曼滤波程序，该卡尔曼滤波程序执行时对来自探测模块2的惯导数据、ldv测速数据以及所处位置的地磁数据进行预处理，得到实
测地磁序列。其具体实施过程为所属领域的常规技术，例如可参考论文《高精度激光多普勒测速仪在陆用自主导航系统中的应用》，该论文说公开的技术方案与实施例中导航解算模块402实现的功能完全相同，因此本实施例中不再对其进行赘述。
37.本实施例中，第二定位模块5预存有iccp匹配程序，该iccp(等值线迭代最近点算法，iterativecontourclosedpoint)匹配程序将实测地磁序列与参考地磁序列进行匹配计算，得到载体精确定位结果。iccp在导航定位中的匹配应用同样为所属领域的常规技术，因此本实施例中不再对其进行赘述。
38.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，其特征在于，包括：探测模块，用于对载体运动过程中的惯导数据、ldv测速数据以及所处位置的地磁数据进行采集；第一定位模块，与所述探测模块电连接，用于根据所述探测模块采集的惯导数据、ldv测速数据以及所处位置的地磁数据得到实测地磁序列与载体参考位置；数据库模块，与所述第一定位模块电连接，所述数据库模块预存有地磁基准数据，用于根据所述载体参考位置确定参考地磁序列；第二定位模块，与所述第一定位模块、所述数据库模块电连接，用于将所述实测地磁序列与所述参考地磁序列进行匹配计算，得到载体精确定位结果。2.根据权利要求1所述的地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，其特征在于，所述探测模块包括：ldv数据采集模块，用于采集ldv测得的ldv测速数据，即载体的速度；惯性数据采集模块，用于采集惯导设备测得的惯导数据，即载体的速度、位置、姿态；地磁数据采集模块，用于采集地磁传感器测得的载体所处位置的地磁数据。3.根据权利要求2所述的地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，其特征在于，还包括定位终端；所述定位终端与所述探测模块电连接，用于测得载体运动过程中的速度、位置、姿态以及所处位置的地磁数据，并传输至所述探测模块。4.根据权利要求3所述的地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，其特征在于，所述定位终端包括ldv、惯导设备与地磁传感器。5.根据权利要求1至4任一项所述的地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，其特征在于，所述第一定位模块包括数据预处理模块与导航解算模块；所述数据预处理模块与所述探测模块电连接，用于对来自所述探测模块的惯导数据、ldv测速数据以及所处位置的地磁数据进行预处理，得到所述实测地磁序列；所述导航解算模块与所述探测模块电连接，用于对来自所述探测模块的惯导数据与ldv测速数据进行卡尔曼滤波解算，得到所述载体参考位置。6.根据权利要求1至4任一项所述的地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，其特征在于，所述第二定位模块中预存有iccp匹配程序，用于将所述实测地磁序列与所述参考地磁序列进行匹配计算，得到载体精确定位结果。

技术总结
本实用新型公开了一种地磁辅助的惯性导航与激光测速仪组合导航系统，包括：探测模块，用于对载体运动过程中的惯导数据、LDV测速数据以及所处位置的地磁数据进行采集；第一定位模块，用于根据探测模块采集的惯导数据、LDV测速数据以及所处位置的地磁数据得到实测地磁序列与载体参考位置；数据库模块，存有地磁基准数据，用于根据载体参考位置确定参考地磁序列；第二定位模块，用于将实测地磁序列与参考地磁序列进行匹配计算，得到载体精确定位结果。本实用新型应用于导航领域，通过地磁匹配辅助惯导/LDV组合进行导航定位，进一步提高载体的定位精度，实现高精度、高可靠的载体定位。高可靠的载体定位。高可靠的载体定位。


技术研发人员：周健 张亚洁 段成芳 王琦 聂晓明 向志毅 索嘉琦
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/7/14