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【专利摘要】本发明公开一种低成本AHRS辅助GPS确定整周模糊度装置及方法，本装置由AHRS系统和GPS构成，其中AHRS由MEMS三轴陀螺仪、MEMS三轴加速度计和MEMS三轴磁力计构成，GPS�？橛闪礁霰曜糋PS天线和单频GPS接收机构成，所述MEMS三轴陀螺仪、MEMS三轴加速度计、MEMS三轴磁力计和单频GPS接收机与一个数据处理与控制单元相连，所述两个标准GPS天线与单频GPS接收机相连。同时本装置采用的卡尔曼滤波方法，对数据进行融合处理，在GPS出现周跳或其它异常情况时提供AHRS的姿态角输出，保证系统有效无间断运行，不会因为GPS系统失常而影响装备的可用性。
【专利说明】一种低成本AHRS辅助GPS确定整周模糊度装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低成本AHRS辅助GPS确定整周�：茸爸眉胺椒ǎ粲谖佬堑己搅煊�。
【背景技术】
[0002]GPS精确定位和定向是近年来国内外研究的热点，而要想得到载体的姿态角，必须快速准确的求得载波相位的整周�：龋笳苣：鹊姆椒ㄓ泻芏啵缢迪辔坏南咝宰楹稀⑺迪辔挥胛本嗟南咝宰楹�、�：群阉鞣�、模糊度协方差法。GPS单独的数据处理，需要对整周�：冉兴阉鳎阉鞣段Ш艽蠊识氖鼻胰菀资艿街芴蛳低骋斐５鹊挠跋�。
[0003]AHRS是微型航姿参考系统，融合了三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计的数据，并可以对这些数据进行处理以得到高精度的姿态数据。该系统近年来应用比较广泛，其与GPS的联合导航也是近来的研究热点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决GPS单独的数据处理耗时且容易受到周跳或系统异常等影响的问题，提出了一种低成本AHRS辅助GPS确定整周�：茸爸眉胺椒�。本发明可以缩小整周�：鹊乃阉鞣段Ъ哟笏阉餍剩士梢愿斓娜范ㄕ苣：龋焖俳馑愠鲈靥遄颂嵌龋笨梢栽贕PS发生周跳或异常时系统输出AHRS的姿态角，保证系统有效无间断运行，不会因为GPS系统失常而影响装备的可用性。
[0005]为达到上述目的，本发明的构思是:
本发明采用的求整周�：鹊姆椒ㄊ腔诳ǘ瞬ǖ淖钚《巳ハ喙胤ǎ褪墙苣：鹊慕馑愎谭治踔倒兰坪湍：热范礁龌方凇１痉⒚鞑捎没贙ALMAN滤波的初值估计和基于LAMBDA的�：热范ǚ椒�。LAMBDA方法包括两个步骤，一是�：鹊娜ハ喙卮恚悄：鹊乃阉魅范�。
[0006]根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案:
一种低成本AHRS辅助GPS确定整周�：茸爸糜葾HRS系统和GPS�？楣钩桑渲蠥HRS由MEMS三轴陀螺仪、MEMS三轴加速度计、MEMS三轴磁力计构成，GPS�？橛闪礁霰曜糋PS天线和单频GPS接收机构成。
[0007]优选的，所述三轴陀螺仪为低成本MEMS芯片。
[0008]优选的，所述三轴加速度计为低成本MEMS芯片。
[0009]优选的，所述三轴磁力计为低成本MEMS芯片。
[0010]优选的，所述A天线和B天线为标准的GPS天线。
[0011]优选的，单频GPS接收机，只接收卫星的LI载波信号，处理卫星的星历，载波相位等数据。
[0012]优选的，数据处理与控制单元�？椋傻テㄐ沤涌诠钩桑テ裳≡馜SP、ARM、C8051或C51等微处理器。通信接口为串口，I2C或者SPI，把数据从传感器和GPS接收机传给主控制单片机。
[0013]一种AHRS辅助GPS确定整周模糊度方法，采用上述装置进行操作，操作步骤如下:
(0.GPS数据采集:单频GPS接收机通过天线采集卫星的LI载波信号，信号内容包括卫星星历、载波相位，然后接收机对星历进行处理，得出接收机的在WGS-84坐标系下的坐标；
(2).卡尔曼滤波:卡尔曼滤波初始的基线向量由AHRS确定的姿态角反算出来作为初始值，这样基线向量的初始值越接近真值，则可以缩短滤波时间，滤波方程如下:
【权利要求】
1.一种低成本AHRS辅助GPS确定整周�：茸爸茫涮卣髟谟�:该装置由AHRS系统和GPS�？楣钩桑渲蠥HRS由MEMS三轴陀螺仪(12)MEMS三轴加速度计(11)和MEMS三轴磁力计(13 )构成，GPS�？橛闪礁霰曜糋PS天线(14、15 )和单频GPS接收机(16 )构成，所述MEMS三轴陀螺仪(12)、MEMS三轴加速度计(11)、MEMS三轴磁力计(13)和单频GPS接收机(16)与一个数据处理与控制单元(17)相连，所述两个标准GPS天线(14、15)与单频GPS接收机(16)相连。
2.一种低成本AHRS辅助GPS确定整周模糊度的方法，采用根据权利要求1所述的低成本AHRS辅助GPS确定整周�：茸爸媒胁僮鳎僮鞑街枞缦�: (0.GPS数据采集:单频GPS接收机(16)通过天线(14、15)采集卫星的LI载波信号，信号内容包括卫星星历、载波相位，然后该接收机对(16)星历进行处理，得出接收机(16)的在WGS-84坐标系下的坐标。 (2).卡尔曼滤波:卡尔曼滤波初始的基线向量由AHRS确定的姿态角反算出来作为初始值，这样基线向量的初始值越接近真值，则可以缩短滤波时间，滤波方程如下:
【文档编号】G01S19/55GK103744101SQ201410000540
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】高同跃, 费涛, 葛海浪, 王冬冬, 史何定, 沈高炜 申请人:上海大学
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