專利名稱：一種基于微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種適用于任意運動微小型系統(tǒng)的定姿系統(tǒng)，尤其涉及一種基于 微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
磁傳感器能夠測量三個正交方向的磁場強度，為了換算為三維姿態(tài)信息，還必須 依賴其他手段，在微小型系統(tǒng)任意運動狀態(tài)下確定三維磁傳感器測量方向與當地水平面之 間的坐標轉換關系，即必須預先確定橫滾角和俯仰角。目前多數磁傳感器定姿系統(tǒng)都依賴 加速度計或傾角傳感器給出靜態(tài)和勻速直線運動狀態(tài)下的橫滾角和俯仰角，而在其他機械 運動狀態(tài)下磁傳感器基本不能用。加速度計和傾角傳感器是目前測量微小型系統(tǒng)橫滾角和俯仰角最常用的方式，但 由于兩種傳感器均無法很好地區(qū)別微小型系統(tǒng)運動加速度和重力加速度，因此不能給出微 小型系統(tǒng)任意運動情況下的橫滾角和俯仰角，只適合于靜止和勻速直線運動的情況，而且 上述兩種傳感器均不能給出航向角。

實用新型內容針對上述技術中存在的不足之處，本實用新型提供一種保證了長時間工作情況下 微慣性測量單元MIMU模塊的測量精度以及分解重力加速度在載體坐標系投影的精度，并 且提高了微小型系統(tǒng)位置、速度的測量精度的一種基于微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)。為實現上述目的，本實用新型提供一種基于微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)本體 由微磁傳感器匪S模塊、微慣性測量單元MIMU模塊、GPS模塊、Kalman濾波信息融合算法 模塊、定姿算法模塊、CFAR濾波模塊構成，所述GPS模塊及所述微磁傳感器MMS模塊均與所 述Kalman濾波信息融合算法模塊連接，所述微慣性測量單元MIMU模塊分別與所述定姿算 法模塊、所述CFAR濾波模塊及所述Kalman濾波信息融合算法模塊連接。所述GPS模塊與所述CFAR濾波模塊相連接。所述Kalman濾波信息融合算法模塊與所述微慣性測量單元MIMU模塊相連接，所 述GPS模塊與所述所述微磁傳感器MMS模塊將信息及數據通過所述Kalman濾波信息融合 算法模塊處理后再傳給所述微慣性測量單元MIMU模塊。所述GPS模塊將信息將信息傳給所述CFAR濾波模塊，經過濾波處理，在傳送給所 述微慣性測量單元MIMU模塊。所述定姿算法模塊與所述微磁傳感器MMS模塊相連接，所述微慣性測量單元MIMU 模塊及捷聯(lián)慣性導航算法將處理后的重力加速度分量信息傳送給所述微磁傳感器MMS模 塊。與現有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型提供的一種基于微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)，微慣性測量單元MIMU模 塊結合捷聯(lián)導航算法不斷實時分解出加速度計測量值中重力加速度的分量，并給出重力加速度在載體坐標系的投影，解決了由于加速度計測量值無法分辨運動加速度和重力加速度 的問題，從而得到載體坐標系與當地水平坐標系之間的轉換關系，即橫滾角和俯仰角，并且 本實用新型采用CFAR濾波模塊抑制GPS模塊輸出數據的噪聲，提高了微小型系統(tǒng)的位置、 速度的測量精度。

[0012]圖1為本實用新型的結構框圖。[0013]主要元件符號說明如下[0014]UKalman濾波信息融合算法模塊2、微磁傳感器MMS模塊[0015]3、定姿算法模塊4、GPS模塊[0016]5、微慣性測量單元MIMU模塊6、CFAR濾波模塊
具體實施方式
為了更清楚地表述本實用新型，
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述。如圖1所示為一種基于微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)本體由微磁傳感器MMS模 塊2、微慣性測量單元MIMU模塊5、GPS模塊4、Kalman濾波信息融合算法模塊1、定姿算法 模塊3、CFAR濾波模塊6構成，GPS模塊4及微磁傳感器匪S模塊2均與Kalman濾波信息 融合算法模塊1相連接，微慣性測量單元MIMU模塊5分別于定姿算法模塊3、CFAR濾波模 塊6及Kalman濾波信息融合算法模塊1相連接，GPS模塊4與CFAR濾波模塊6相連接，定 姿算法模塊3與微磁傳感器MMS模塊2相連接，Kalman濾波信息融合算法模塊1與微慣性 測量單元MIMU模塊5相連接。工作原理GPS模塊將運動體的位置和速度信息傳送給Kalman濾波信息融合算法模塊，并且 GPS模塊將運動體的速度和加速度信息傳送給CFAR濾波模塊，微慣性測量單元MIMU模塊 根據輸出數據通過捷聯(lián)導航算法分解出微小型系統(tǒng)的重力加速度，微磁傳感器MMS模塊利 用的重力加速度通過定姿算法實時解算微小型系統(tǒng)的橫滾角、俯仰角和航向角三維姿態(tài)信 息，利用CFAR濾波模塊平滑掉GPS模塊輸出的速度和加速度信息中的噪聲，三維姿態(tài)信息 一方面送至Kalman濾波信息融合算法模塊，與GPS模塊給出的位置和速度信息一道通過 Kalman濾波信息融合算法模塊間歇校正微慣性測量單元MIMU誤差，另一方面利用三維姿 態(tài)信息實時更新坐標轉換矩陣，坐標轉換矩陣將被送給微慣性測量單元MIMU模塊和GPS模 塊，將水平坐標系的信息轉換到載體坐標系下。以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但是，本實用新型并非局限于此， 任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護范圍。
權利要求一種基于微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)本體由微磁傳感器MMS模塊、微慣性測量單元MIMU模塊、GPS模塊、Kalman濾波信息融合算法模塊、定姿算法模塊、CFAR濾波模塊構成，所述GPS模塊及所述微磁傳感器MMS模塊均與所述Kalman濾波信息融合算法模塊連接，所述微慣性測量單元MIMU模塊分別與所述定姿算法模塊、所述CFAR濾波模塊及所述Kalman濾波信息融合算法模塊連接。
2.根據權利要求1所述的一種基于微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS模 塊與所述CFAR濾波模塊相連接。
3.根據權利要求1所述的一種基于微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述定姿 算法模塊與所述微磁傳感器MMS模塊相連接。
4.根據權利要求1所述的一種基于微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 Kalman濾波信息融合算法模塊與所述微慣性測量單元MIMU模塊相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基于微磁傳感的定姿監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)本體由微磁傳感器MMS模塊、微慣性測量單元MIMU模塊、GPS模塊、Kalman濾波信息融合算法模塊、定姿算法模塊、CFAR濾波模塊構成，GPS模塊及微磁傳感器MMS模塊均與Kalman濾波信息融合算法模塊相連接，微慣性測量單元MIMU模塊分別與定姿算法模塊、CFAR濾波模塊及Kalman濾波信息融合算法模塊相連接。本實用新型保證了長時間工作情況下微慣性測量單元MIMU模塊的測量精度以及分解重力加速度在載體坐標系投影的精度，并且提高了微小型系統(tǒng)位置、速度的測量精度。
文檔編號G01C21/16GK201757786SQ20102024543
公開日2011年3月9日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權日2010年7月2日
發(fā)明者方維 申請人:方維