AYX爱游戏,爱游戏体育官方网站,爱游戏体育APP

　　2、导航模块和通用接口电路； 所 述组合导航模块至少用于利用陀螺和加速度计 的测量数据完成惯性导航解算， 并结合传感器的 测量数据完成组合导航解算； 所述组合导航模块 包括硬件层和软件层， 所述硬件层与通用接口电 路连接并支撑软件层的运算； 所述通用接口电路 至少用于连接不同接口类型的传感器和其他系 统外部设备； 本发明的通用接口电路可以直接接 入绝大部分导航相关行业的传感器， 方便应用于 机载、 车载、 船载和水下组合导航。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 111781624 A 2020.10.16 CN 111781624 A 1.一种通用组合导航系统， 其特征在于， 包括： 组。

　　3、合导航模块和通用接口电路； 其中， 所述组合导航模块至少用于利用陀螺和加速度计的测量数据完成惯性导航解算， 并结 合传感器的测量数据完成组合导航解算； 所述组合导航模块包括硬件层和软件层， 所述硬件层与通用接口电路连接并支撑软件 层的运算， 所述软件层包括导航解算模块、 系统误差校正模块、 最优估计模块和结果输出模 块； 导航解算模块用于利用陀螺和加速度计的测量数据完成惯性导航的姿态解算、 速度解 算和位置解算； 最优估计模块利用导航解算模块输出结果和传感器的测量数据对系统误差进行最优 估计， 用于实现姿态组合导航、 速度组合导航和位置组合导航功能； 系统误差校正模块至少用于根据所述最优估计模。

　　4、块的输出结果对系统误差进行校正； 结果输出模块用于输出测量结果数据； 所述通用接口电路至少用于连接不同接口类型的传感器和其他系统外部设备。 2.根据权利要求1所述的通用组合导航系统， 其特征在于， 所述组合导航模块的软件层 还包括行业测量解算模块， 所述行业测量解算模块与所述导航解算模块、 最优估计模块和 结果输出模块连接， 用于完成在机载、 车载、 船载或水下的具体行业应用中的测量模型解算 和误差补偿。 3.根据权利要求1所述的通用组合导航系统， 其特征在于， 所述组合导航模块的软件层 还包括重力异常解算模块、 误差补偿模块、 故障检测模块、 动力学解算模块、 运动约束解算 模块和数据存储模。

　　5、块中的一个或多个模块； 其中， 重力异常解算模块用于计算重力异常数据， 补偿实际重力与导航解算模块采用的重力 模型之间的误差； 误差补偿模块用于对接入的传感器数据进行误差补偿； 故障检测模块用于对误差补偿模块输出的数据进行故障检测； 动力学解算模块用于完成动力学运动模型解算和误差补偿； 运动约束解算模块用于具体行业应用中的运动约束模型解算和误差补偿； 数据存储模块用于实时保存各种原始数据和结果数据。 4.根据权利要求1所述的通用组合导航系统， 其特征在于， 所述组合导航模块的硬件层 包括SOC芯片、 FPGA、 DRAM和固态硬盘； 所述SOC芯片为软件层提供运算和控制的支撑； 所述FPGA连。

　　6、接SOC芯片和通用接口电路， 至少用于采集陀螺、 加速度计和传感器的信号 并传输给SOC芯片； 所述DRAM与所述SOC芯片连接， 用于存储数据； 所述固态硬盘与所述SOC芯片连接， 用于存储数据。 5.根据权利要求4所述的通用组合导航系统， 其特征在于， 每个通用接口电路包括四个 硬件接口， 分别是同步接口、 模拟接口、 数字接口和通信接口； 同步接口用于同步输入信号 和输出信号； 模拟接口用于连接传感器和其他系统外部设备的模拟接口； 数字接口用于连接传感器和其他系统外部设备的数字接口； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111781624 A 2 通信接口用于连接传感器和其他系统外部设备的。

　　7、通信接口， 包括网络接口、 串口、 CAN 接口、 USB接口、 光纤接口和无线所述的通用组合导航系统， 其特征在于， 每个通用接口电路包括四层 结构： 接口链路层、 接口设备层、 设备驱动层和设备应用层； 接口链路层用于提供传感器和其他系统外部设备与四个接口的电气连接和电平标准 转换硬件； 接口设备层用于提供同步接口、 模拟接口、 数字接口和通信接口的功能实现硬件， 包括 FPGA电路、 ADC电路、 DAC电路、 运放电路和SOC通信接口电路； 设备驱动层用于提供四个接口的驱动程序； 设备应用层用于完成四个接口的设备初始化、 状态监测、 数据通信和设备控制功能。 。

　　8、7.根据权利要求4所述的通用组合导航系统， 其特征在于， 还包括惯性器件电路， 所述 惯性器件电路与组合导航模块的硬件层的FPGA连接， 用于连接不同接口类型的陀螺、 加速 度计和温度传感器； 所述惯性器件电路包括ADC、 运放电路、 I/F转换电路、 激光陀螺接口电路、 光纤陀螺接 口电路和MEMS数字接口电路； 所述运放电路用于采集模拟电压信号， 包括输出为模拟电压的温度传感器、 MEMS陀螺 和MEMS加速度计的模拟电压信号； 所述ADC将模拟电压信号转换成数字信号并发送给FPGA； 所述I/F转换电路用于接收模拟电流信号转换成数字信号并发送给FPGA， 所述模拟电 流信号包括石英加速度。

　　9、计的模拟电流信号； 所述激光陀螺接口电路用于连接和处理激光陀螺的输出信号并发送给FPGA； 所述光纤陀螺接口电路用于连接和处理光纤陀螺的输出信号并发送给FPGA； 所述MEMS数字接口电路用于将具有数字接口的MEMS陀螺和MEMS加速度计的信号采集 给FPGA。 8.根据权利要求7所述的通用组合导航系统， 其特征在于， 还包括内部温度传感器， 所 述内部温度传感器与所述通用接口电路连接， 用于测量组合导航系统的陀螺、 加速度计和 电路的温度， 利用测量的温度数据和温度模型进行误差补偿。 9.根据权利要求1所述的通用组合导航系统， 其特征在于， 所述其他传感器包括卫星导 航接收机、 里程计、 测。

　　10、速仪、 高度计、 深度计、 外部温度传感器、 行业测量传感器、 星敏感器， 所述其他系统外部设备包括智能驾驶系统、 伺服控制系统和上位机。 10.一种通用组合导航方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S101： 采集陀螺、 加速度计、 传感器的测量数据； S102： 利用陀螺和加速度计的测量数据进行惯性导航解算； S103： 将经过惯性导航解算的惯性导航数据和传感器的测量数据对系统误差进行最优 估计； S104： 根据最优估计结果对组合导航系统误差进行修正； S105： 输出测量结果。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111781624 A 3 通用组合导航系统与方法 技术领域 0001 本。

　　11、发明涉及导航领域， 具体涉及一种通用组合导航系统、 通用组合导航方法。 背景技术 0002 现代常用的导航技术主要包括惯性导航、 卫星导航、 天文导航、 无线电导航等。 其 中只有惯性导航是完全自主的， 既不向外界辐射信号， 也不用接收外部信号。 0003 惯性导航(Inertial Navigation System， INS)仅依靠陀螺仪和加速度计敏感载 体在惯性系下的运动， 实现全球、 全天候地提供全面导航信息， 是一种独立自主导航技术。 它具备连续输出载置速度和姿态信息、 短时导航精度高、 完全独立自主等突出优点。 惯 性导航系统己经逐步推广到航天、 航空、 航海、 石油开发、 大。

　　12、地测量、 海洋调查、 地质钻控、 机 器人技术和铁路等领域， 随着新型惯性敏感器件的出现， 惯性技术在汽车工业、 医疗电子设 备中都得到了应用。 惯性导航系统不仅在国防现代化中占有十分重要的地位， 在国民经济 各个领域中也日益显示出它的巨大作用。 0004 但是， 受自身惯性器件误差漂移的影响， 惯性导航系统有着无法克服的缺点， 导航 误差随时间累积。 实际的导航系统常以惯性导航系统为主导航系统， 辅以其他如天文导航、 卫星导航、 无线电导航、 地形匹配辅助/视觉导航等导航手段， 通过组合导航技术进行优势 互补， 提高导航系统整体性能。 组合导航是近代导航理论和技术发展的结果。 通过将不同的 。

　　13、导航方式组合在一起可以获得比单独使用任一系统时更高的导航性能， 也因此组合导航系 统得到了越来越广泛的研究和应用。 0005 在不同的行业应用中， 现有的组合导航系统通常以惯性导航系统为核心， 结合不 同的传感器和组合导航模型实现组合导航。 常见载体的组合导航系统采用的组合方式如 下： 机载组合导航采用惯性导航(INS)、 卫星导航(GNSS)和高度计等组合； 车载组合导航采 用惯性导航(INS)、 卫星导航(GNSS)和里程计(ODO)等组合； 船载组合导航采用惯性导航 (INS)、 卫星导航(GNSS)和测速仪(DVL)等组合； 水下组合导航采用惯性导航(INS)、 测速仪 (DVL)、 。

　　14、深度计和基线系统(BL)等组合。 0006 在不同类型的行业应用中， 由于传感器和组合导航模型不一样， 现有技术方案通 常采用不同的组合导航系统， 需要采用不同的系统、 模型、 硬件和软件， 明显提高系统成本 和应用难度。 0007 此外， 在很多行业应用(智能驾驶、 轨道检测和管线测量)中惯性导航和组合导航 输出的导航数据只是中间结果， 通常需要结合其它的硬件和技术才能得到最终的结果和功 能。 0008 因此， 亟需开发一种通用组合导航系统， 能够满足不同的组合导航方式直接应用 在同一个组合导航系统中， 并且能够通过导航数据和传感器数据直接解算并输出最终的行 业测量结果。 说明书 1/9 页。

　　15、 4 CN 111781624 A 4 发明内容 0009 为了实现多种不同的组合导航方式能够运用在同一个组合导航模型上， 以及组合 导航模型能够针对不同的组合导航方式计算出导航数据， 本发明提供一种通用组合导航系 统与方法。 0010 根据本发明的第一方面， 提供一种通用组合导航系统， 包括： 组合导航模块和通用 接口电路； 其中， 0011 所述组合导航模块至少用于利用陀螺和加速度计的测量数据完成惯性导航解算， 并结合其他传感器的测量数据完成组合导航解算； 0012 所述组合导航模块包括硬件层和软件层， 所述硬件层与多个通用接口电路连接并 支撑软件层的运算， 所述软件层包括导航解算模块、 。

　　16、系统误差校正模块、 最优估计模块和结 果输出模块； 0013 导航解算模块用于利用陀螺和加速度计的测量数据完成惯性导航的姿态解算、 速 度解算和位置解算； 0014 最优估计模块利用导航解算模块输出结果和传感器的测量数据对系统误差进行 最优估计， 用于实现姿态组合导航、 速度组合导航和位置组合导航功能； 0015 系统误差校正模块至少用于根据所述最优估计模块的输出结果对系统误差进行 校正； 0016 结果输出模块用于输出测量结果数据； 0017 所述通用接口电路至少用于连接不同接口类型的传感器和其他系统外部设备。 0018 根据本发明的一示例实施方式， 所述组合导航模块的软件层还包括行业测量解。

　　17、算 模块， 所述行业测量解算模块与所述导航解算模块、 所述最优估计模块和所述结果输出模 块连接， 用于完成在机载、 车载、 船载或水下的具体行业应用中的测量模型解算和误差补 偿。 0019 根据本发明的一示例实施方式， 所述组合导航模块的软件层还包括误差补偿模 块、 故障检测模块、 重力异常解算模块、 动力学解算模块和运动约束解算模块中的一个或多 个模块； 其中， 0020 误差补偿模块用于对接入的传感器数据进行误差补偿； 0021 故障检测模块用于对误差补偿模块输出的数据进行故障检测； 0022 重力异常解算模块用于计算重力异常数据， 补偿实际重力与导航解算模块采用的 重力模型之间的误差； 。

　　18、0023 动力学解算模块用于动力学运动模型解算和误差补偿； 0024 运动约束解算模块用于具体行业应用中的运动约束模型解算和误差补偿。 0025 根据本发明的一示例实施方式， 系统误差校正模块还用于校正重力异常误差。 0026 根据本发明的一示例实施方式， 所述组合导航模块还包括数据存储模块， 所述数 据存储模块用于实时保存各种原始数据和结果数据， 包括惯性导航数据(陀螺和加速度计 数据及惯性导航解算的结果数据)、 其他传感器和惯性导航数据组合的导航数据、 系统状态 数据、 外部传感器数据、 伺服控制数据和智能驾驶数据。 0027 根据本发明的一示例实施方式， 所述组合导航模块的硬件层包括SO。

　　19、C芯片、 FPGA、 DRAM和固态硬盘； 说明书 2/9 页 5 CN 111781624 A 5 0028 所述SOC芯片为软件层提供运算和控制的支撑； 0029 所述FPGA连接SOC芯片和通用接口电路， 至少用于采集陀螺、 加速度计和传感器的 信号并传输给SOC芯片； 0030 所述DRAM与所述SOC芯片连接， 用于存储数据； 0031 所述固态硬盘与所述SOC芯片连接， 用于存储数据。 0032 根据本发明的一示例实施方式， 每个通用接口电路包括四个硬件接口， 分别是同 步接口、 模拟接口、 数字接口和通信接口； 0033 同步接口用于同步输入信号和输出信号； 0034 模拟接口用。

　　20、于连接传感器和其他系统外部设备的模拟接口； 0035 数字接口用于连接传感器和其他系统外部设备的数字接口； 0036 通信接口用于连接传感器和其他系统外部设备的通信接口， 包括网络接口、 串口、 CAN接口、 USB接口、 光纤接口和无线 根据本发明的一示例实施方式， 每个通信接口电路包括四层结构， 依次为接口链 路层、 接口设备层、 设备驱动层和设备应用层； 0038 接口链路层用于提供传感器和其他系统外部设备与四个接口的电气连接和电平 标准转换硬件； 0039 接口设备层用于提供同步接口、 模拟接口、 数字接口和通信接口的功能实现硬件， 包括FPGA电路、 ADC电路、 D。

　　21、AC电路、 运放电路和SOC通信接口电路； 0040 设备驱动层用于提供通用接口驱动程序； 0041 设备应用层用于完成接口设备初始化、 状态监测、 数据通信和设备控制功能。 0042 根据本发明的一示例实施方式， 所述通用组合导航系统还包括外部温度传感器， 所述外部温度传感器与所述通用接口电路连接。 0043 根据本发明的一示例实施方式， 所述通用组合导航系统还包括惯性器件电路， 所 述惯性器件电路与组合导航模块的硬件层的FPGA连接， 用于连接不同接口类型的陀螺、 加 速度计和温度传感器； 0044 所述惯性器件电路包括ADC、 运放电路、 I/F转换电路、 激光陀螺接口电路、 光纤陀 螺。

　　22、接口电路和MEMS数字接口电路； 0045 所述运放电路用于采集模拟电压信号， 包括输出为模拟电压的温度传感器、 MEMS 陀螺和MEMS加速度计的模拟电压信号； 0046 所述ADC将模拟电压信号转换成数字信号并发送给FPGA； 0047 所述I/F转换电路用于接收模拟电流信号转换成数字信号并发送给FPGA， 所述模 拟电流信号包括石英加速度计的模拟电流信号； 0048 所述激光陀螺接口电路用于连接和处理激光陀螺的输出信号并发送给FPGA； 0049 所述光纤陀螺接口电路用于连接和处理光纤陀螺的输出信号并发送给FPGA； 0050 所述MEMS数字接口电路用于将具有数字接口的MEMS陀螺和M。

　　23、EMS加速度计的信号 采集给FPGA。 0051 根据本发明的一示例实施方式， 所述通用组合导航系统还包括内部温度传感器， 所述内部温度传感器与所述惯性器件电路连接， 用于测量通用组合导航系统的陀螺、 加速 度计和电路的温度。 说明书 3/9 页 6 CN 111781624 A 6 0052 根据本发明的一示例实施方式， 所述通用组合导航系统还包括陀螺和加速度计， 所述陀螺包括激光陀螺、 光纤陀螺或MEMS陀螺； 所述加速度计包括石英加速度计或MEMS加 速度计。 0053 根据本发明的一示例实施方式， 所述其他传感器包括卫星导航接收机、 里程计、 测 速仪、 高度计、 深度计、 外部温度传。

　　24、感器、 行业测量传感器、 星敏感器， 所述其他系统外部设 备包括智能驾驶系统、 伺服控制系统和上位机。 0054 根据本发明的一示例实施方式， 所述通用组合导航系统还包括电源电路， 电源电 路用于将外部输入电源转换为系统内部需要的各种电源。 0055 根据本发明的第二方面， 提供一种通用组合导航方法， 包括以下步骤： 0056 S101： 采集陀螺、 加速度计、 传感器的测量数据； 0057 S102： 利用陀螺和加速度计的测量数据进行惯性导航解算； 0058 S103： 将经过惯性导航解算的惯性导航数据和传感器的测量数据对系统误差进行 最优估计； 0059 S104： 根据最优估计结果对组合。

　　25、导航系统误差进行修正； 0060 S105： 输出测量结果。 0061 根据本发明的一示例实施方式， 步骤S101中， 传感器数据包括温度数据、 卫星导航 数据、 里程计数据、 高度计数据、 测速仪数据、 深度计数据和智能驾驶数据。 0062 根据本发明的一示例实施方式， 步骤S101中， 获取陀螺、 加速度计、 传感器数据之 后， 对数据进行误差补偿和故障检测。 0063 根据本发明的一示例实施方式， 步骤S101中， 还包括对智能驾驶数据进行故障检 测后， 再进行动力学解算， 所述动力学解算的方法包括： 利用智能驾驶系统提供的油门、 刹 车、 制动、 方向盘、 方向舵、 轮速、 空速等数据。

　　26、和运动模型进行运动参数解算和误差补偿。 0064 根据本发明的一示例实施方式， 步骤S102中， 所述惯性导航解算的方法包括： 0065 结合重力异常数据对系统误差进行校正； 0066 结合陀螺数据和加速度计数据以及系统误差校正后的数据， 完成惯性导航的姿态 解算、 速度解算和位置解算， 解算过程中采用圆锥误差补偿、 划桨误差补偿和涡卷误差补偿 方法提高导航解算精度。 0067 根据本发明的一示例实施方式， 步骤S103中， 所述最优估计的方法包括利用卡尔 曼滤波、 扩展卡尔曼滤波、 无迹卡尔曼滤波或最小二乘方法对系统误差进行最优估计。 0068 根据本发明的一示例实施方式， 步骤S103中，。

　　27、 进行最优估计时， 通过单个或多个具 有姿态测量功能的传感器或设备测量的姿态数据进行组合导航计算和最优估计， 从而实现 姿态组合导航功能； 通过单个或多个具有速度测量功能的传感器或设备测量的数据进行最 优估计， 从而实现速度组合导航功能； 通过单个或多个具有位置测量功能的传感器或设备 测量的位置数据进行最优估计， 从而实现位置组合导航功能。 0069 根据本发明的一示例实施方式， 具有姿态测量功能的传感器或设备包括卫星导航 接收机、 星敏感器、 摄像测量相机、 激光雷达、 智能驾驶系统、 全站仪或其他惯性导航系统。 具有速度测量功能的传感器或设备包括里程计、 测速仪、 高度计、 深度计、 卫星。

　　28、导航接收机、 星敏感器、 摄像测量相机、 激光雷达、 智能驾驶系统或其它导航系统。 具有位置测量功能的 传感器或设备包括里程计、 测速仪、 高度计、 深度计、 卫星导航接收机、 星敏感器、 摄像测量 说明书 4/9 页 7 CN 111781624 A 7 相机、 激光雷达、 智能驾驶系统或其它惯导系统。 0070 根据本发明的一示例实施方式， 步骤S103中， 还包括对运动约束解算后的数据进 行最优估计。 0071 根据本发明的一示例实施方式， 步骤S103中， 还包括进行最优估计后， 将行业测量 传感器数据和最优估计的结果进行行业测量解算。 0072 本发明的有益效果是： 0073 本发明。

　　29、提供了一种通用组合导航系统， 与现有的组合导航系统相比， 能够灵活地 运用于机载、 车载、 船载和水下组合导航， 具体优点通过以下五点进行阐述： 0074 1)本发明采用了一种新型通用化的组合导航系统和传感器接入方法， 具有灵活接 入不同传感器和组合导航能力， 可以方便应用于机载、 车载、 船载和水下组合导航， 能够直 接接入绝大部分相关行业的传感器。 0075 2)本发明的通用组合导航系统增加了行业测量传感器接入功能和行业测量模型 解算、 误差补偿功能， 可以直接输出行业应用所需的测量结果数据， 明显提高了系统的集成 度、 可靠性和易用性。 0076 3)本发明的通用组合导航系统中增加了重力。

　　30、异常解算、 动力学解算、 运动约束解 算和相关的误差补偿功能， 能有效提高系统的测量精度和可靠性。 0077 4)本发明的通用组合导航系统采用了统一结构的故障检测模块和方法， 对外部和 内部的传感器数据进行异常和故障检测， 能有效提高系统的可靠性。 0078 5)本发明的通用接口电路具有高精度硬件同步、 高精度模拟输入和输出、 定制化 数字输入和输出和多种标准通信(网络、 串口、 CAN、 USB等)功能， 能够满足绝大部分(机载、 车载、 船载和水下等)组合导航系统的外部传感器和设备连接需要； 通用接口电路将接口电 路相关硬件和软件分为四层， 采用硬件和软件深度优化方法， 能明显提高接口电路。

　　31、的通用 性、 可靠性和方便性； 同时， 通用接口电路具有软件可配置功能， 能通过修改设备驱动层的 配置参数改变接口功能、 连接不同的外部传感器和设备。 0079 6)本发明采用惯性器件电路， 能够接收不同类型的陀螺和加速度计的信号， 提升 系统的通用性。 0080 7)采用最优估计模块， 可以实现姿态组合导航功能、 速度组合导航功能和位置组 合导航功能。 附图说明 0081 图1是通用组合导航系统的结构关系图； 0082 图2是组合导航模块内部的模块关系图； 0083 图3是组合导航模块内部和外部的硬件连接关系图； 0084 图4是惯性器件电路的硬件连接关系图； 0085 图5是通用接口电路的。

　　32、接口模块图； 0086 图6是通用接口电路的层级关系图。 具体实施方式 0087 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。 然而， 示例实施方式能够以多种形 说明书 5/9 页 8 CN 111781624 A 8 式实施， 且不应被理解为限于在此阐述的范例； 相反， 提供这些实施方式使得本发明的描述 将更加全面和完整， 并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。 附图仅为 本发明的示意性图解， 并非一定是按比例绘制。 0088 此外， 所描述的特征、 结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施 方式中。 在下面的描述中， 提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。

　　33、。 然 而， 本领域技术人员将意识到， 可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个 或更多， 或者可以采用其它的方法、 组元、 步骤等。 在其它情况下， 不详细示出或描述公知结 构、 方法、 实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。 0089 根据本发明的第一种实施方式， 本发明提供一种通用组合导航系统， 如图1所示， 包括： 陀螺、 加速度计、 组合导航模块、 惯性器件电路、 多个通用接口电路、 内部温度传感器、 外部温度传感器和电源电路。 0090 陀螺包括激光陀螺、 光纤陀螺或MEMS陀螺。 加速度计包括石英加速度计或MEMS加 速度计。 0091 组合导航模块至。

　　34、少用于利用陀螺和加速度计的测量数据完成惯性导航解算， 并结 合传感器的测量数据完成组合导航解算， 组合导航模块可以采用导航计算机， 也可以采用 其他设备。 0092 组合导航模块包括硬件层和软件层， 硬件层与多个通用接口电路和惯性器件电路 连接并支撑软件层的运算。 0093 如图2所示， 软件层包括多个误差补偿模块、 多个故障检测模块、 导航解算模块、 重 力异常解算模块、 系统误差校正模块、 动力学解算模块、 运动约束解算模块、 最优估计模块、 行业测量解算模块、 结果输出模块和数据存储模块。 0094 误差补偿模块用于对接入的传感器数据进行误差补偿， 接入的传感器数据包括： 行业测量传感器。

　　35、数据、 陀螺数据、 加速度计数据、 温度数据、 卫星导航数据、 里程计数据、 测 速仪数据、 高度计数据、 深度计数据、 其他传感器数据和智能驾驶数据。 0095 故障检测模块用于对误差补偿模块输出的数据进行故障检测， 能够避免异常和故 障数据的干扰， 明显提高系统可靠性和测量精度。 0096 导航解算模块用于根据陀螺数据、 加速度计数据和系统误差校正模块输出的数据 完成惯性导航的姿态解算、 速度解算和位置解算， 并传输给最优估计模块。 0097 重力异常解算模块用于计算重力异常数据， 补偿实际重力与导航解算模块采用的 重力模型之间的误差。 0098 系统误差校正模块用于根据最优估计模块输出的。

　　36、数据和重力异常数据校正系统 误差和重力异常误差， 并输出给导航解算模块。 0099 动力学解算模块基于车载、 船载等特定行业应用的运动约束特性进行运动参数解 算和误差补偿。 0100 运动约束解算模块用于将智能驾驶数据在具体行业应用中的运动约束模型解算 和误差补偿。 0101 最优估计模块用于对系统误差进行最优估计。 0102 行业测量解算模块用于结合行业测量传感器数据和最优估计模块的数据完成在 具体行业应用中的测量模型解算和误差补偿。 说明书 6/9 页 9 CN 111781624 A 9 0103 结果输出模块用于输出测量结果数据， 包括惯性导航数据(陀螺和加速度计数据 及惯性导航解算的。

　　37、结果数据)、 其他传感器和惯性导航数据组合的导航数据、 系统状态数 据、 外部传感器数据、 伺服控制数据和智能驾驶数据。 0104 数据存储模块用于实时保存各种原始数据和结果数据， 包括惯性导航数据(陀螺 和加速度计数据及惯性导航解算的结果数据)、 其他传感器和惯性导航数据组合的导航数 据、 系统状态数据、 外部传感器数据、 伺服控制数据和智能驾驶数据。 0105 如图3所示， 硬件层包括SOC芯片、 FPGA、 DRAM和固态硬盘。 SOC芯片为软件层提供运 算和控制的支撑， SOC芯片采用X86、 ARM、 POWER或MIPS等系列高性能低功耗单核或多核SOC 芯片。 FPGA连接SOC。

　　38、芯片和通用接口电路， 至少用于采集陀螺、 加速度计和传感器的信号并 传输给SOC芯片， 采用PCIe、 SATA、 PATA、 eMMC或SOC局部总线接口与SOC进行高速数据交换， 还用于控制外部设备。 DRAM与SOC芯片连接， 用于大容量高速数据动态存储， 采用SDRAM、 DDR SDRAM、 DDR2 SDRAM、 DDR3 SDRAM、 DDR4 SDRAM或DDR5 SDRAM等类型DRAM芯片。 固态硬盘与 SOC芯片连接， 用于大容量传感器数据、 状态数据和结果数据的静态存储， 采用eMMC、 PATA、 SATA、 PCIe或SOC局部总线接口的大容量Flash芯片。 01。

　　39、06 惯性器件电路至少用于采集不同接口类型的陀螺数据、 加速度计数据和内部温度 传感器的数据并发送给组合导航模块的FPGA。 如图4所示， 惯性器件电路与组合导航模块的 硬件层的FPGA连接， 包括ADC、 运放电路、 I/F转换电路、 激光陀螺接口电路、 光纤陀螺接口电 路和MEMS数字接口电路。 0107 运放电路用于采集模拟电压信号， 包括输出为模拟电压的内部温度传感器、 MEMS 陀螺和MEMS加速度计的模拟电压信号。 0108 ADC将模拟电压信号转换成数字信号并发送给FPGA。 0109 I/F转换电路用于接收模拟电流信号转换成数字信号并发送给FPGA， 所述模拟电 流信号包括石英。

　　40、加速度计的模拟电流信号。 0110 激光陀螺接口电路用于连接和处理激光陀螺的输出信号并发送给FPGA。 0111 光纤陀螺接口电路用于连接和处理光纤陀螺的输出信号并发送给FPGA。 0112 MEMS数字接口电路用于将具有数字接口的MEMS陀螺和MEMS加速度计的信号采集 给FPGA。 0113 内部温度传感器与惯性器件电路连接， 用于测量陀螺、 加速度计、 电路的温度， 进 行温度补偿， 提高系统测量精度。 0114 每个通用接口电路包括同步接口、 模拟接口、 数字接口和通信接口(如图5所示)， 多个通用接口电路至少用于连接不同接口类型的传感器以及其他系统外部设备。 0115 通用接口电路能。

　　41、够与不同接口类型的系统内部温度传感器、 外部传感器和其他系 统设备连接， 主要是因为通用接口电路包含了不同接口类型的传感器和设备的接入端， 如 图5所示， 分别是同步接口、 模拟接口、 数字接口和通信接口。 0116 同步接口用于同步输入信号和输出信号， 同步接口即可输入外部的始终信号或同 步信号(包括卫星导航接收机的PPS和外部设备触发输入)， 也可以输出系统内部的时钟信 号和同步信号(包括触发信号和复位信号)， 同步接口通过采用硬件同步方法进行高精度同 步， 同步精度可达到纳秒级。 0117 模拟接口具有高精度的模拟信号输入和输出功能， 能方便连接系统的各种模拟接 说明书 7/9 页 10。

　　42、 CN 111781624 A 10 口传感器和设备， 用于连接内部温度传感器、 外部温度传感器、 外部传感器以及其他系统外 部设备的模拟接口。 0118 数字接口具有可编程数字信号输入和输出功能， 能方便连接系统外部的各种特定 数字信号接口传感器和设备(包括编码器、 计数器、 PWM控制器、 SPI接口设备、 DyMos接口设 备等)， 可以通过修改FPGA程序方式方便连接不同数字接口传感器， 用于连接外部传感器以 及其他系统外部设备的数字接口。 0119 通信接口用于连接外部传感器以及其他系统外部设备的通信接口， 包括网络接 口、 串口、 CAN接口、 USB接口、 光纤接口和无线、网络接口用于连接具有网络接口(包括 10Mbps、 100Mbps、 1000Mbps等不同传输速率的网络接口)的各种传感器和设备； 串口用于连 接具有串口(包括RS232、 RS422和RS485等串口)的各种传感器和设备； CAN接口用于连接具 有CAN接口的各种传感器和设备； USB接口用于连接具有USB接口的各种传感器和设备。 0120 通过不同的接口， 通用接口电路能方便地接入机载、 车载、 船载和水下组合导航系 统中常见的外部传感器(包括卫星导航接收机、 高度计、 里程计、 测速仪、 深度计、 外部温度 传感器、 行业测量传感器和其他传感器等)和其他设备(包括基线系统、 上位机、 。

　　44、智能驾驶系 统、 伺服控制系统等)。 0121 如图6所示， 通用接口电路包括四层结构， 依次为接口链路层、 接口设备层、 设备驱 动层和设备应用层。 0122 接口链路层与组合导航的传感器或其他系统外部设备连接， 用于提供外部设备与 四个接口的电气连接和电平标准转换硬件。 0123 接口设备层包括同步接口、 模拟接口、 数字接口和通信接口相关能功能实现硬件， 即FPGA电路、 ADC电路、 DAC电路、 运放电路和SOC通信接口电路， 用于将信号电路转换后传输 给设备驱动层。 0124 设备驱动层用于提供通用接口驱动程序， 包括各种设备的通用接口驱动程序， 通 过修改设备配置参数可方便改变接。

　　45、口功能、 连接不同的组合导航的传感器和设备。 0125 设备应用层包括各种接口设备的应用程序， 用于完成接口设备初始化、 状态监测、 数据通信和设备控制功能。 0126 接口链路层和接口设备层为接口相关硬件， 接口链路层和接口设备层针对不同的 接口设置不同的链路和接口设备， 接口链路层包括同步接口链路、 模拟接口链路、 数字接口 链路和通信接口链路， 接口设备层包括同步接口设备、 模拟接口设备、 数字接口设备和通信 接口设备。 设备驱动层和设备应用层为接口相关软件。 通用接口电路根据组合导航系统需 求， 对接口电路相关的硬件和软件进行了功能、 逻辑和标准化方面的分层方法， 通过硬件和 软件的深。

　　46、度优化， 能明显提高接口电路的通用性、 可靠性和方便性。 0127 电源电路用于将外部输入电源转换为系统内部需要的各种电源。 0128 因为机载、 车载、 船载和水下组合导航系统中都会应用到惯性导航系统， 但是每个 惯性导航系统所需要的陀螺和加速度计的接口不同， 与惯性导航系统组合使用的传感器的 接口也不同， 采用惯性器件电路可以连接不同接口类型的陀螺和加速度计， 采用通用接口 电路可以连接不同接口类型的传感器和其他系统设备(包括输入数据的设备和输出数据的 设备)。 通用组合导航系统根据陀螺和加速度计的数据进行导航解算， 再结合传感器的数据 测算出最终结果， 然后通过通用接口电路将结果进行输出。

　　47、， 能够直接适用于机载、 车载、 船 说明书 8/9 页 11 CN 111781624 A 11 载和水下不同的行业。 0129 采用通用组合导航系统进行组合导航， 方法包括如下步骤： 0130 S101： 采集陀螺、 加速度计、 传感器的测量数据， 并对这些数据进行误差补偿和故 障检测。 如果传感器数据中包括了智能驾驶数据， 还要对智能驾驶数据进行动力学解算。 动 力学解算的方法包括： 利用智能驾驶系统提供的油门、 刹车、 制动、 方向盘、 方向舵、 轮速、 空 速等数据和运动模型进行运动参数解算和误差补偿。 0131 S102： 结合重力异常数据对系统误差进行校正； 结合陀螺数据和加速度。

　　48、计数据以 及系统误差校正后的数据， 完成惯性导航的姿态解算、 速度解算和位置解算， 解算过程中采 用圆锥误差补偿、 划桨误差补偿和涡卷误差补偿方法提高导航解算精度。 0132 S103： 将经过惯性导航解算的惯性导航数据和传感器数据利用卡尔曼滤波、 扩展 卡尔曼滤波、 无迹卡尔曼滤波或最小二乘方法等最优估计方法对系统误差进行最优估计。 0133 进行最优估计时， 通过单个或多个具有姿态测量功能的传感器或设备测量的姿态 数据进行组合导航计算和最优估计， 从而实现姿态组合导航功能； 通过单个或多个具有速 度测量功能的传感器或设备测量的数据进行最优估计， 从而实现速度组合导航功能； 通过 单个或多个。

　　49、具有位置测量功能的传感器或设备测量的位置数据进行最优估计， 从而实现位 置组合导航功能。 具有姿态测量功能的传感器或设备包括卫星导航接收机、 星敏感器、 摄像 测量相机、 激光雷达、 智能驾驶系统、 全站仪或其他惯性导航系统。 具有速度测量功能的传 感器或设备包括里程计、 测速仪、 高度计、 深度计、 卫星导航接收机、 星敏感器、 摄像测量相 机、 激光雷达、 智能驾驶系统或其它导航系统。 具有位置测量功能的传感器或设备包括里程 计、 测速仪、 高度计、 深度计、 卫星导航接收机、 星敏感器、 摄像测量相机、 激光雷达、 智能驾 驶系统或其它惯导系统。 0134 进行最优估计后， 将行业测量传。

　　50、感器数据和最优估计的结果进行行业测量解算。 0135 S104： 根据最优估计结果对组合导航系统误差进行校正。 0136 S105： 输出测量结果。 0137 通用组合导航系统通过通用接口电路接收不同的传感器数据， 通过组合导航模块 对传感器数据进行导航解算， 输出惯性导航数据、 惯性导航与传感器组合的导航数据、 系统 状态数据、 各种传感器数据、 伺服控制数据和智能驾驶数据， 能够满足大部分传感器和外部 设备的连接需要和各类组合导航系统的使用需求， 同时测量精度高， 计算可靠牢固， 易于使 用。 0138 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。 优选实施例并没有详尽 叙述所有的细。