本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定平臺(tái)的高精度穩(wěn)定控制方法，在穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)絕對(duì)指向角、平臺(tái)位置的高精度測(cè)量，將高精度位置姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)與穩(wěn)控平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行融合一體化設(shè)計(jì)；系統(tǒng)涉及高精度位置姿態(tài)測(cè)量領(lǐng)域，慣性穩(wěn)定控制領(lǐng)域，遙感測(cè)繪等相關(guān)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

遙感是當(dāng)前地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要核心技術(shù)，按照遙感設(shè)備的載體來(lái)分類(lèi)，當(dāng)前遙感系統(tǒng)主要包括陸基、空基、?；b感系統(tǒng)，其中應(yīng)用最廣泛的便是城市街景測(cè)量系統(tǒng)，航空攝影測(cè)量系統(tǒng)和海洋三維地貌測(cè)量系統(tǒng)。遙感系統(tǒng)的任務(wù)載荷，如攝像機(jī)，由于載體自身運(yùn)動(dòng)等因素影響，使得任務(wù)載荷的探測(cè)器不能穩(wěn)定精確指向，遙感載荷平臺(tái)劇烈的姿態(tài)變化最后會(huì)造成采集圖像的扭曲變形，嚴(yán)重情況下，可能會(huì)導(dǎo)致圖像可視性極大降低甚至無(wú)法判讀，為保證遙感探測(cè)圖像質(zhì)量，遙感系統(tǒng)必備載荷穩(wěn)定平臺(tái)，通過(guò)穩(wěn)定平臺(tái)來(lái)確保探測(cè)圖像的質(zhì)量；在穩(wěn)定平臺(tái)的基礎(chǔ)上，遙感系統(tǒng)需要確定任務(wù)載荷探測(cè)的每一張圖像的準(zhǔn)確地理位置，這就需要精確地知道任務(wù)載荷的精確位置坐標(biāo)和穩(wěn)定平臺(tái)的精確姿態(tài)指向。一般情況下，由于探測(cè)目標(biāo)與穩(wěn)定平臺(tái)的距離較遠(yuǎn)，為了確保準(zhǔn)確的坐標(biāo)位置，對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)的姿態(tài)角有特別高的要求，如假設(shè)2000米的距離，為了確保1米的位置精度，對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)姿態(tài)角的精度要求為0.028°，因此，在穩(wěn)定平臺(tái)的基礎(chǔ)上需要增加一套高精度的位置姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，即POS系統(tǒng)；因此，在當(dāng)前應(yīng)用的大部分遙感系統(tǒng)中，高精度位置姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺(tái)為兩個(gè)必要的設(shè)備。

當(dāng)前的遙感設(shè)備中，POS系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)往往都是獨(dú)立配置的，POS系統(tǒng)中包含有3個(gè)陀螺儀和3個(gè)加速度計(jì)，穩(wěn)定平臺(tái)中也包含3個(gè)陀螺儀，陀螺儀重復(fù)配置造成系統(tǒng)體積重量較大，成本較高；此外，POS系統(tǒng)解算的姿態(tài)和穩(wěn)定平臺(tái)的姿態(tài)角之間由于時(shí)間系統(tǒng)參考不一致，容易引入時(shí)間不同步誤差；第三，POS系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺(tái)采用獨(dú)立的CPU，利用POS系統(tǒng)輸出的姿態(tài)角再控制穩(wěn)定平臺(tái)的指向，容易引入時(shí)間延遲造成的穩(wěn)定誤差；第四，POS系統(tǒng)和穩(wěn)定平臺(tái)都作為分立的系統(tǒng)獨(dú)立安裝，兩者的空間安裝誤差較難標(biāo)定且每次安裝后都需要重新標(biāo)定。

本發(fā)明主要針對(duì)上述POS系統(tǒng)與穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)獨(dú)立配置的方案中存在的上述4點(diǎn)問(wèn)題，提出一種POS系統(tǒng)與穩(wěn)定平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)方案，從而實(shí)現(xiàn)一種高精度絕對(duì)位置測(cè)量及絕對(duì)姿態(tài)指向的穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)；該系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化掉分立系統(tǒng)集成時(shí)至少1/3以上的誤差源，同時(shí)，還將有效減小平臺(tái)體積、降低平臺(tái)成本；此外，一體化穩(wěn)控方案的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于將POS系統(tǒng)所提供的高精度的載體運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)信息融入到穩(wěn)定平臺(tái)的控制回路當(dāng)中，在不增加成本和重量的基礎(chǔ)上，提高穩(wěn)定平臺(tái)的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有POS系統(tǒng)與穩(wěn)定平臺(tái)獨(dú)立配置的技術(shù)方案中的不足點(diǎn)，提供一種一體化配置方案，從而實(shí)現(xiàn)一種高精度絕對(duì)位置測(cè)量及絕對(duì)姿態(tài)指向的穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，具體如下：

一種可實(shí)現(xiàn)高精度絕對(duì)位置測(cè)量及絕對(duì)姿態(tài)指向的穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括高精度GPS基準(zhǔn)站，GPS移動(dòng)站，慣性測(cè)量單元，三軸穩(wěn)定平臺(tái)，平臺(tái)任務(wù)載荷，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1，綜合處理計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2，數(shù)據(jù)后處理模塊組成；GPS移動(dòng)站，慣性測(cè)量單元，三軸穩(wěn)定平臺(tái)均通過(guò)通信接口與綜合處理計(jì)算機(jī)相連；綜合處理計(jì)算機(jī)內(nèi)含同步時(shí)鐘1發(fā)生器，組合導(dǎo)航解算模塊，穩(wěn)定控制模塊，導(dǎo)航誤差估計(jì)模塊；同步時(shí)鐘1發(fā)生器發(fā)出高精度的同步時(shí)鐘脈沖1，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1基于同步時(shí)鐘脈沖1的信號(hào)，同步鎖存GPS移動(dòng)站，慣性測(cè)量單元，三軸穩(wěn)定平臺(tái)，平臺(tái)任務(wù)載荷的所有原始數(shù)據(jù)信息；綜合處理計(jì)算機(jī)內(nèi)含組合導(dǎo)航解算模塊，該模塊采集GPS移動(dòng)站和慣性測(cè)量單元的原始數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)高精度的位置及姿態(tài)解算，并將解算信息送給穩(wěn)定控制模塊，穩(wěn)定控制模塊輸出控制指令，實(shí)現(xiàn)三軸穩(wěn)定平臺(tái)的穩(wěn)定控制，同時(shí)利用導(dǎo)航誤差估計(jì)模塊估計(jì)出組合導(dǎo)航系統(tǒng)的相關(guān)誤差，并進(jìn)行補(bǔ)償；GPS基準(zhǔn)站將原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2上，數(shù)據(jù)后處理模塊將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2的信息進(jìn)行融合，并輸出高精度的位置、速度、姿態(tài)等運(yùn)載體信息和與之匹配的任務(wù)載荷測(cè)量信息。

上述系統(tǒng)中，GPS基準(zhǔn)站一般安裝在地面某一固定位置處，GPS移動(dòng)站安裝在車(chē)輛、艦船、飛機(jī)等移動(dòng)載體上，當(dāng)兩者之間存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)鏈連接時(shí)，GPS基準(zhǔn)站將相關(guān)的信息實(shí)時(shí)發(fā)送給GPS移動(dòng)站進(jìn)行實(shí)時(shí)差分，移動(dòng)站可以實(shí)現(xiàn)2cm左右的定位精度；當(dāng)兩者之間沒(méi)有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)鏈連接時(shí)，后處理軟件可以將基準(zhǔn)站和移動(dòng)站存儲(chǔ)的信息進(jìn)行后處理差分，其事后處理精度也可以達(dá)到2cm左右；當(dāng)然，上述系統(tǒng)中不僅限于使用GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也可以使用北斗、GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)或者是三者任意組合的多模、多頻衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

上述系統(tǒng)中，GPS移動(dòng)站輸出的秒脈沖、位置、速度等信息均輸入至綜合處理計(jì)算機(jī)；慣性測(cè)量單元包含3個(gè)陀螺儀和3個(gè)加速度計(jì)，可以輸出三維的角速度和加速度信息；綜合處理計(jì)算機(jī)內(nèi)部包含一個(gè)組合導(dǎo)航解算模塊，該模塊主要實(shí)現(xiàn)兩大功能：(1)利用捷聯(lián)慣性解算算法，利用三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)的信息，實(shí)時(shí)解算運(yùn)載體的姿態(tài)、位置、速度等信息；(2)將捷聯(lián)解算的結(jié)果與GPS移動(dòng)站輸出的信息進(jìn)行融合，利用卡爾曼濾波技術(shù)進(jìn)行組合導(dǎo)航解算，從而輸出更高精度的位置、速度、姿態(tài)等信息。

上述系統(tǒng)中，三軸穩(wěn)定平臺(tái)的三個(gè)電機(jī)控制信號(hào)和三個(gè)對(duì)應(yīng)的編碼器角度反饋信號(hào)都與綜合處理計(jì)算機(jī)相連；綜合處理計(jì)算機(jī)內(nèi)包含穩(wěn)定控制模塊，其主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)三軸穩(wěn)定平臺(tái)的穩(wěn)定控制，其具體工作原理和流程是：(1)直接利用慣性測(cè)量單元輸出的角速度信息作為穩(wěn)定平臺(tái)的輸入角速度，以編碼器的差分信息作為角速率反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)三軸穩(wěn)定平臺(tái)的第一級(jí)穩(wěn)定控制；(2)利用綜合處理計(jì)算機(jī)內(nèi)部的組合導(dǎo)航解算模塊輸出的方位角、橫滾角、俯仰角等信息作為輸入，計(jì)算三軸穩(wěn)定平臺(tái)的指令指向角信息，并以碼盤(pán)轉(zhuǎn)角作為反饋，控制穩(wěn)定平臺(tái)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的指向角；(3)利用目標(biāo)位置信息作為反饋，控制穩(wěn)定平臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的鎖定跟蹤，目標(biāo)的跟蹤偏移信息反饋主要包括圖像中心偏移量，雷達(dá)信號(hào)強(qiáng)度偏移量反饋等，這些反饋量可以指示目標(biāo)偏離中心的位置，從而可以計(jì)算出鎖定跟蹤的控制率；此外，這些反饋量信息實(shí)際上也是代表了組合導(dǎo)航解算模塊輸出的姿態(tài)角誤差，因此，可以利用上述跟蹤偏移信息反饋推算出組合導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的方位角、橫滾角、俯仰角誤差，并進(jìn)一步推算慣性測(cè)量單元中的陀螺儀、加速度計(jì)誤差信息，并進(jìn)行補(bǔ)償，這就是組合處理計(jì)算機(jī)中導(dǎo)航誤差估計(jì)模塊的功能。

上述系統(tǒng)中，平臺(tái)任務(wù)載荷安裝在三軸穩(wěn)定平臺(tái)的內(nèi)框架上，任務(wù)載荷的類(lèi)型包括但不限于可見(jiàn)光攝像機(jī)、紅外熱像儀、高光譜相機(jī)、多光譜相機(jī)、激光雷達(dá)等，系統(tǒng)可以根據(jù)不同的任務(wù)目標(biāo)選擇不同的任務(wù)載荷。

上述系統(tǒng)中，同步時(shí)鐘1發(fā)生器的工作原理如下：利用GPS的秒脈沖pps信號(hào)作為基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)和整秒時(shí)刻的時(shí)鐘信號(hào)，系統(tǒng)以pps時(shí)鐘信號(hào)作為參考對(duì)綜合處理計(jì)算機(jī)的晶振時(shí)鐘系統(tǒng)進(jìn)行誤差修正，確保晶振系統(tǒng)在一秒時(shí)間內(nèi)的誤差可以忽略不計(jì)，系統(tǒng)以pps時(shí)鐘作為整秒時(shí)間基準(zhǔn)，并將修正后的晶振計(jì)時(shí)系統(tǒng)插值到兩個(gè)pps脈沖之間，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)積累誤差的高頻時(shí)鐘信號(hào)。

上述系統(tǒng)中，綜合處理計(jì)算機(jī)可以利用單CPU多線(xiàn)程并行處理導(dǎo)航解算和穩(wěn)定控制模塊，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制的最小時(shí)間延遲，確保穩(wěn)控控制的精度。

上述系統(tǒng)中，綜合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1用于鎖存GPS移動(dòng)站的原始星歷信息，慣性測(cè)量單元的三軸陀螺的原始角速率信息，三軸加速度計(jì)的原始加速度信息，三軸穩(wěn)定平臺(tái)的三個(gè)框架的轉(zhuǎn)角信息和平臺(tái)任務(wù)載荷的目標(biāo)探測(cè)信息；為了確保上述存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可用于后處理解算，必須確保所有采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，因此，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1利用同步時(shí)鐘1作為鎖存脈沖，當(dāng)同步時(shí)鐘1發(fā)出脈沖時(shí)，分別將GPS的原始數(shù)據(jù)信息、慣性測(cè)量單元的信息、三軸穩(wěn)定平臺(tái)的信息、平臺(tái)任務(wù)載荷的信息鎖存到一個(gè)臨時(shí)的寄存器，在下一個(gè)同步時(shí)鐘脈沖到來(lái)之前，完成數(shù)據(jù)的打包和存儲(chǔ)工作。

上述系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2用于存儲(chǔ)GPS基準(zhǔn)站的原始星歷信息，該存儲(chǔ)單元也使用GPS秒脈沖信號(hào)作為同步脈沖，與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1具有同樣的時(shí)鐘基準(zhǔn)。

上述系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)后處理模塊將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合，并通過(guò)相應(yīng)的解算算法，實(shí)現(xiàn)GPS的差分解算，正逆向融合的組合導(dǎo)航后處理解算，任務(wù)載荷數(shù)據(jù)與位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)的匹配等功能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖

具體實(shí)施方式

一種可實(shí)現(xiàn)高精度絕對(duì)位置及姿態(tài)測(cè)量的穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，包括高精度GPS基準(zhǔn)站，GPS移動(dòng)站，慣性測(cè)量單元，三軸穩(wěn)定平臺(tái)，平臺(tái)任務(wù)載荷，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1，綜合處理計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2，數(shù)據(jù)后處理模塊組成；GPS移動(dòng)站，慣性測(cè)量單元，三軸穩(wěn)定平臺(tái)均通過(guò)通信接口與綜合處理計(jì)算機(jī)相連；綜合處理計(jì)算機(jī)內(nèi)含同步時(shí)鐘1發(fā)生器，組合導(dǎo)航解算模塊，穩(wěn)定控制模塊，導(dǎo)航誤差估計(jì)模塊；同步時(shí)鐘1發(fā)生器發(fā)出高精度的同步時(shí)鐘脈沖1，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1基于同步時(shí)鐘脈沖1的信號(hào)，同步鎖存GPS移動(dòng)站，慣性測(cè)量單元，三軸穩(wěn)定平臺(tái)，平臺(tái)任務(wù)載荷的所有原始數(shù)據(jù)信息；綜合處理計(jì)算機(jī)內(nèi)含組合導(dǎo)航解算模塊，該模塊采集GPS移動(dòng)站和慣性測(cè)量單元的原始數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)高精度的位置及姿態(tài)解算，并將解算信息送給穩(wěn)定控制模塊，穩(wěn)定控制模塊輸出控制指令，實(shí)現(xiàn)三軸穩(wěn)定平臺(tái)的穩(wěn)定控制，同時(shí)利用導(dǎo)航誤差估計(jì)模塊估計(jì)出組合導(dǎo)航系統(tǒng)的相關(guān)誤差，并進(jìn)行補(bǔ)償；GPS基準(zhǔn)站將原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2上，數(shù)據(jù)后處理模塊將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2的信息進(jìn)行融合，并輸出高精度的位置、速度、姿態(tài)等運(yùn)載體信息和與之匹配的任務(wù)載荷測(cè)量信息。

本實(shí)施例中，GPS基準(zhǔn)站一般安裝在地面某一固定基準(zhǔn)位置處，通過(guò)多次高精度測(cè)量取平均值的手段，將基準(zhǔn)站的坐標(biāo)位置測(cè)量至1-2cm的精度；GPS移動(dòng)站安裝在飛機(jī)上，由于飛機(jī)的飛行距離較遠(yuǎn)，兩者無(wú)法實(shí)現(xiàn)基于通信鏈路的實(shí)時(shí)差分，GPS移動(dòng)站和GPS基準(zhǔn)站分別存儲(chǔ)原始的星歷數(shù)據(jù)信息，用于實(shí)現(xiàn)后處理差分解算。

本實(shí)施例中，GPS移動(dòng)站輸出的秒脈沖、經(jīng)度、緯度、高度、東向速度、北向速度、天線(xiàn)速度等信息通過(guò)RS232接口輸入至綜合處理計(jì)算機(jī)；慣性測(cè)量單元采用高精度方案，內(nèi)部包含3個(gè)漂移為0.01°/h的激光陀螺儀和3個(gè)零偏為20ug的石英撓性加速度計(jì)，可以輸出三維的角速度和加速度信息；綜合處理計(jì)算機(jī)內(nèi)部包含一個(gè)組合導(dǎo)航解算模塊，該模塊主要實(shí)現(xiàn)兩大功能：(1)利用捷聯(lián)慣性解算算法，利用三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)的信息，實(shí)時(shí)解算運(yùn)載體的姿態(tài)、位置、速度等信息；(2)將捷聯(lián)解算的結(jié)果與GPS移動(dòng)站輸出的信息進(jìn)行融合，利用卡爾曼濾波技術(shù)進(jìn)行組合導(dǎo)航解算，從而輸出更高精度的位置、速度、姿態(tài)等信息，通過(guò)組合導(dǎo)航解算后，該系統(tǒng)的俯仰角、橫滾角實(shí)時(shí)解算精度可以達(dá)到0.01°，航向角實(shí)時(shí)解算精度可以達(dá)到0.06°。

本實(shí)施例中，三軸穩(wěn)定平臺(tái)的三個(gè)框架上分別安裝3個(gè)力矩電機(jī)和3個(gè)角度編碼器，三個(gè)電機(jī)控制信號(hào)通過(guò)PWM脈沖實(shí)現(xiàn)控制，通過(guò)常用的IO接口與組合處理計(jì)算機(jī)連接，三個(gè)角度編碼器用于測(cè)量穩(wěn)定平臺(tái)三軸框架的轉(zhuǎn)角信息，通過(guò)QEP正交脈沖測(cè)量原理進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)6路IO接口與組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)連接，任務(wù)載荷為可見(jiàn)光攝像機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行拍照、攝像等功能，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的穩(wěn)定和跟蹤。

本實(shí)施例中，穩(wěn)定平臺(tái)采用三級(jí)反饋穩(wěn)定控制原理，內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)直接利用慣性測(cè)量單元中激光陀螺輸出的角速度信息作為穩(wěn)定平臺(tái)的輸入角速度，以編碼器的差分信息作為角速率反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)三軸穩(wěn)定平臺(tái)的第一級(jí)穩(wěn)定控制；中環(huán)控制系統(tǒng)利用綜合處理計(jì)算機(jī)內(nèi)部的組合導(dǎo)航解算模塊輸出的方位角、橫滾角、俯仰角等信息作為輸出，計(jì)算三軸穩(wěn)定平臺(tái)的指令指向角信息，并以碼盤(pán)轉(zhuǎn)角作為反饋，控制穩(wěn)定平臺(tái)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的指向角；外環(huán)控制系統(tǒng)利用圖像跟蹤處理系統(tǒng)給出的目標(biāo)偏移量作為反饋，控制穩(wěn)定平臺(tái)實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的鎖定跟蹤。

本實(shí)施例中，假設(shè)組合導(dǎo)航系統(tǒng)給出的方位角、俯仰角、橫滾角沒(méi)有誤差，那么三軸穩(wěn)定平臺(tái)上的攝像機(jī)的視場(chǎng)中心點(diǎn)將精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)，但實(shí)際情況下，組合導(dǎo)航系統(tǒng)給出的姿態(tài)角往往存在誤差，這就導(dǎo)致攝像機(jī)視場(chǎng)中心點(diǎn)偏離目標(biāo)點(diǎn)，此時(shí)，第三級(jí)反饋控制中的圖像跟蹤處理系統(tǒng)可以給出攝像機(jī)中心點(diǎn)偏離目標(biāo)點(diǎn)的偏移量，通過(guò)這些偏移量，再結(jié)合誤差傳遞公式，可以計(jì)算出組合導(dǎo)航系統(tǒng)的方位角、橫滾角、俯仰角誤差，并通過(guò)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航、組合導(dǎo)航的誤差傳遞函數(shù)，進(jìn)一步推算慣性測(cè)量單元中的陀螺儀、加速度計(jì)誤差信息，并進(jìn)行補(bǔ)償，這就是組合處理計(jì)算機(jī)中導(dǎo)航誤差估計(jì)模塊的功能。

本實(shí)施例中，同步時(shí)鐘1發(fā)生器的工作原理如下：利用GPS的秒脈沖pps信號(hào)作為基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)和整秒時(shí)刻的時(shí)鐘信號(hào)，系統(tǒng)以pps時(shí)鐘信號(hào)作為參考對(duì)綜合處理計(jì)算機(jī)的晶振時(shí)鐘系統(tǒng)進(jìn)行誤差修正，確保晶振系統(tǒng)在一秒時(shí)間內(nèi)的誤差可以忽略不計(jì)，系統(tǒng)以pps時(shí)鐘作為整秒時(shí)間基準(zhǔn)，并將修正后的晶振計(jì)時(shí)脈沖插值到兩個(gè)pps脈沖之間，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)誤差積累的高頻時(shí)鐘信號(hào)，比如說(shuō)系統(tǒng)工作頻率為100Hz，則在兩個(gè)pps秒脈沖之間，需要插入99個(gè)脈沖信號(hào)，這99個(gè)脈沖信號(hào)由經(jīng)pps修正過(guò)的晶振系統(tǒng)提供。

本實(shí)施例中，綜合處理計(jì)算機(jī)的單CPU可以選用雙核高性能CPU，主頻300MHz，支持浮點(diǎn)運(yùn)算，支持多線(xiàn)程并行處理導(dǎo)航解算和穩(wěn)定控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制的最小時(shí)間延遲，確保穩(wěn)控控制的精度。

本實(shí)施例中，綜合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1用于鎖存GPS移動(dòng)站的原始星歷信息，慣性測(cè)量單元的三軸陀螺輸出的原始角速率信息，三軸加速度計(jì)的原始加速度信息，三軸穩(wěn)定平臺(tái)的三個(gè)框架的轉(zhuǎn)角信息和攝像機(jī)拍攝的照片信息；為了確保上述存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可用于后處理解算，必須確保所有采集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，因此，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1利用同步時(shí)鐘1作為鎖存脈沖，當(dāng)同步時(shí)鐘1發(fā)出脈沖時(shí)，分別將GPS的原始數(shù)據(jù)信息、慣性測(cè)量單元的信息、三軸穩(wěn)定平臺(tái)的信息鎖存到一個(gè)臨時(shí)的寄存器，同時(shí)觸發(fā)相機(jī)快門(mén)拍照，并把照片信息鎖存到該寄存器，在下一個(gè)同步時(shí)鐘脈沖到來(lái)之前，完成上述數(shù)據(jù)的打包和存儲(chǔ)工作。

本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2用于存儲(chǔ)GPS基準(zhǔn)站的原始星歷信息，該存儲(chǔ)單元也使用GPS秒脈沖pps信號(hào)作為同步脈沖，與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1具有同樣的時(shí)鐘基準(zhǔn)。

本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)后處理模塊將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元1和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合，并通過(guò)相應(yīng)的差分GPS解算算法，實(shí)現(xiàn)GPS的差分解算，可以達(dá)到2厘米左右的定位精度；組合導(dǎo)航系統(tǒng)將該高精度的GPS解算信息與激光陀螺、石英加速度計(jì)的信息進(jìn)行融合，并利用捷聯(lián)解算算法和卡爾曼濾波算法進(jìn)行組合導(dǎo)航正向解算，在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行組合導(dǎo)航逆向解算，并通過(guò)多次正逆向迭代的方式，來(lái)進(jìn)一步提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)后處理解算的精度，此外，將后處理得到的位置、姿態(tài)信息與攝像機(jī)拍攝到的照片信息進(jìn)行匹配，便可以計(jì)算出照片中的每一個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)際在地理坐標(biāo)系下的坐標(biāo)位置。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

顯然，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，參照上文所述的實(shí)施例還可能做出其它的實(shí)施方式。本發(fā)明中的實(shí)施例都只是示例性的、而不是局限性的。所有的在本發(fā)明的權(quán)利要求技術(shù)方案的本質(zhì)之內(nèi)的修改都屬于其所要求保護(hù)的范圍。