一種融合導航處理系統的製作方法

2023-05-27 13:41:26

本實用新型涉及導航勘測技術領域，具體是一種融合導航處理系統。

背景技術：

近年來，單目視覺導航系統，其可靠性高，短期精度好且不受距離的影響，能夠高頻率的輸出位置、速度和姿態等多種導航信息，但其誤差會隨時間累積。針對單目視覺和慣性導航系統各自的優點與不足，在勘測導航技術領域，研究人員更青睞於將兩種導航系統有機地組合，取長補短，充分發揮各自的優點，提高導航系統的性能和可靠性。

針對慢速率的視覺導航系統與快速率的慣導系統之間的組合所引起的多速率採樣問題，傳統單速率濾波方法通常將濾波周期選取為慢速率採樣周期或者採樣周期的最小公倍數，會令數據更新率降低，導致濾波性能的下降。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種融合導航處理系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種融合導航處理系統，主要包括：視覺導航系統、慣性導航系統、姿態軌道控制系統、多速率卡爾曼信息融合算法處理器，所述視覺導航系統內設有一個視覺相機，所述視覺相機內設有一個視覺敏感器，視覺相機連接圖像採集卡，圖像採集卡連接圖像處理器，圖像處理器連接單目視覺算法處理器。

所述慣性導航系統內設有一個加速度計陀螺，所述加速度計陀螺內設有慣性敏感器，加速計陀螺連接慣性導航解算處理器。

進一步的方案，所述姿態軌道控制系統連接有一個太空飛行器相對運動追蹤器，所述太空飛行器相對運動追蹤器分別連接視覺導航系統和慣性導航系統。

進一步的方案，所述多速率卡爾曼信息融合算法處理器通過慣性元件分別連接慣性導航系統和視覺導航系統以及姿態軌道導航系統。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：採用快速率慣性導航和慢速率視覺導航融合的導航方式，取長補短，充分發揮各自的優點，提高了導航系統的性能和可靠性。同時，較好的解決了不同導航方式的濾波周期不同而產生的誤差，從而進行最優估值濾波。

附圖說明

圖1為一種融合導航處理系統示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。

請參閱圖1，本實用新型實施例中，一種融合導航處理系統，主要包括：視覺導航系統、慣性導航系統、姿態軌道控制系統、多速率卡爾曼信息融合算法處理器，所述視覺導航系統內設有一個視覺相機，所述視覺相機內設有一個視覺敏感器，視覺相機連接圖像採集卡，圖像採集卡連接圖像處理器，圖像處理器連接單目視覺算法處理器。

所述慣性導航系統內設有一個加速度計陀螺，所述加速度計陀螺內設有慣性敏感器，加速度計陀螺連接慣性導航解算處理器。

所述姿態軌道控制系統連接有一個太空飛行器相對運動追蹤器，所述太空飛行器相對運動追蹤器分別連接視覺導航系統和慣性導航系統。

所述多速率卡爾曼信息融合算法處理器通過慣性元件分別連接慣性導航系統和視覺導航系統和姿態軌道導航系統。

具體實施過程中，慣性導航系統中的加速度計陀螺是一種慣性敏感元件，對太空飛行器相對運動產生的加速度和角度參數進行快速率採樣，採樣數據經過慣性導航解算處理器算出位置、速度、姿態、角速度等導航信息。由於慣性敏感元件自身的漂移會讓系統產生隨時間積累的誤差，所以再用視覺導航系統對其進行修正。

視覺導航系統中的視覺相機內設視覺敏感器，通過圖像採集卡對目標特徵光標進行圖像採集，經過圖像處理器處理後，再通過單目視覺算法處理器算出相對位置和姿態角度等導航參數。

再將視覺導航系統與慣性導航系統的位置、角度和姿態的差值作為量測值輸入給多速率卡爾曼信息融合算法處理器，這樣能較好的解決視覺和慣性導航系統的採樣周期不相同的問題，在濾波過程中，多速率卡爾曼算法先選取最小的濾波周期的導航信息，對是否有慢速率視覺量測信息進行判斷，當濾波時沒有慢速率視覺導航量測值，濾波器只進行時間更新；當濾波時出現慢速率視覺導航量測值，濾波器同時進行時間更新和量測更新。

因視覺導航採樣周期不固定，或者在濾波時，視覺導航採樣點如出現異常的中斷，即認為沒有出現視覺量測信息，繼續進行濾波的時間更新。這樣提高了系統冗餘性，解決了傳統的濾波器因某子系統的測量更新失敗就會造成濾波性能下降的問題。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。