一种基于单兵可穿戴终端的多源融合导航教学系统

本发明涉及多源融合导航教学领域，具体涉及一种基于单兵可穿戴终端的多源融合导航原理教学系统。

背景技术：

1、多源融合导航是采用多种传感器感知pnt原始测量信息，对来源不同的pnt原始信息进行时空基准统一处理，对原始观测数据进行合理性判断和抽象化预处理，进行数据融合得到具有唯一性的定位导航授时结果，对结果的精度和可信性评价等。

2、多源融合导航系统涉及的传感器类型和测量原理种类多样、采集数据格式种类繁多、融合算法的复杂抽象，如何将多种要素、抽象复杂的理论体系直观形象的展示给学员存在难度，目前的教学实训平台主要集中在卫导、惯导/卫导组合导航的软件平台，利用matlab软件程序进行对原理算法展示，尚没有查到一种教学平台能够作为开放式的背负式装备，使学员全流程沉浸式的理解多源融合导航原理与应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种基于单兵可穿戴终端的多源融合导航教学系统，能够全流程全要素沉浸式的展示多源融合导航系统理论原理，为多源融合导航理论教学提供支撑。

2、本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现，所述系统包括多源传感器认知教学模块、多源数据采集教学模块、多源数据融合处理算法教学模块和多源融合装备应用教学展示模块。

3、多源传感器认知教学模块完成速度计、陀螺仪、gnss接收机、视觉传感器、激光雷达5种传感器样例展示以及单兵可穿戴终端各传感器实物展示，多源数据采集教学模块实现单兵可穿戴终端平台各传感器的数据采集，多源数据融合处理算法教学模块完成6种定位和融合算法的展示与运行效果展示，多源融合装备应用教学展示模块完成多类型触感器的单兵终端实时环境制图与导航应用演示。

4、多源传感器认知教学模块完成加速度计、陀螺仪、gnss接收机、视觉传感器、激光雷达5种传感器样例图片展示以及单兵可穿戴终端各传感器的开关控制，通过模块的开关指令，实现可穿戴终端中的各传感器开关控制，学员可以通过开启其中一种传感器进行工作，获得该传感器数据，也可以通过开启多种类传感器，来获取多种传感器数据。

5、多源数据采集教学模块实现单兵可穿戴终端测试平台中各传感器感知数据采集，获得该传感器数据，包括gnss的数据、激光雷达数据、陀螺仪、加速度的惯性导航数据，对这些数据解析、输出、展示。

6、多源数据融合处理教学模块能够完成gnss解算、惯导解算、gnss/ins组合导航、视觉定位解算、基于fast-lio2框架的激光雷达定位解算、基于yolo算法的点云与视觉定位解算6类算法展示。

7、多源融合装备应用教学展示完成装备自身的实时环境建图与导航应用，利用多源传感器认知教学模块的开关闭合操作，实现1种、多种传感器实时应用效果展示。

8、本发明采用嵌入式开发架构，完成数字地球上的态势展示开发。

9、有益效果：

10、1.本发明能够全流程全要素沉浸式的展示多源融合导航系统理论原理，为多源融合导航理论教学提供支撑。

11、2.采用虚实结合的方式对多源融合导航的基本原理进行展示

12、针对多源融合传感器特征认知，采用了软件系统展示和可穿戴单兵终端实物展示的模式，系统单一传感器的图片、特征进行描述的同时，通过控制可穿戴单兵终端的传感器开合功能，完成单一传感器的数据采集过程，通过实际操作，形成对每一种传感器的导航特点、数据特征进行展示。

13、3.学员能够沉浸式的体验多源融合导航技术的装备应用效果

14、学生通过背负可穿戴单兵终端在室内、地下等复杂环境下，对环境进行三维建图和定位，完成自身的导航，系统通过接收可穿戴单兵终端的轨迹数据、采集的环境数据，完成自身的定位导航的功能，从而让学员沉浸式的体验体验多源融合导航技术的装备应用效果。

技术特征：

1.一种基于单兵可穿戴终端的多源融合导航教学系统，其特征在于，包括多源传感器认知教学模块、多源数据采集教学模块、多源数据融合处理算法教学模块和多源融合装备应用教学展示模块；多源传感器认知教学模块完成速度计、陀螺仪、gnss接收机、视觉传感器、激光雷达5种传感器样例展示以及单兵可穿戴终端各传感器实物展示，多源数据采集教学模块实现单兵可穿戴终端平台各传感器的数据采集，多源数据融合处理算法教学模块完成6种定位和融合算法的展示与运行效果展示，多源融合装备应用教学展示模块完成多类型触感器的单兵终端实时环境制图与导航应用演示。

2.如权利要求1所述的一种基于单兵可穿戴终端的多源融合导航教学系统，其特征在于，多源传感器认知教学模块完成加速度计、陀螺仪、gnss接收机、视觉传感器、激光雷达5种传感器样例图片展示以及单兵可穿戴终端各传感器的开关控制，通过模块的开关指令，实现可穿戴终端中的各传感器开关控制，学员可以通过开启背负在身体的单兵可穿戴终端设备中一种传感器进行工作，获得该传感器感知数据，也可以通过开启多种类传感器，来获取多种传感器数据。

3.如权利要求1或2所述的一种基于单兵可穿戴终端的多源融合导航教学系统，其特征在于，多源数据采集教学模块实现单兵可穿戴终端测试平台中各传感器感知数据采集，获得该传感器数据，包括gnss的数据、激光雷达数据、陀螺仪、加速度的惯性导航数据，对这些数据解析、输出、展示。

4.如权利要求1所述的一种基于单兵可穿戴终端的多源融合导航教学系统，其特征在于，多源数据融合处理教学模块能够完成gnss解算、惯导解算、gnss/ins组合导航、视觉定位解算、基于fast-lio2框架的激光雷达定位解算、基于yolo算法的点云与视觉定位解算6类算法展示。

5.如权利要求4所述的一种基于单兵可穿戴终端的多源融合导航教学系统，其特征在于，多源融合装备应用教学展示模块完成装备自身的实时环境建图与导航应用，利用多源传感器认知教学模块的开关闭合操作，实现一种或多种传感器实时应用效果展示。

技术总结本发明公开一种基于单兵可穿戴终端的多源融合导航教学系统，所述系统包括多源传感器认知教学模块、多源数据采集教学模块和多源数据融合处理算法教学模块和多源融合装备应用教学展示模块；多源传感器认知教学模块完成速度计、陀螺仪、GNSS接收机、视觉传感器、激光雷达5种传感器样例展示以及单兵可穿戴终端各传感器实物展示，多源数据采集教学模块实现单兵可穿戴终端平台各传感器的数据采集，多源数据融合处理算法教学模块完成6种定位和融合算法的展示与运行效果展示，多源融合装备应用教学展示模块完成多类型触感器的单兵终端实时环境制图与导航应用演示。技术研发人员：胡华全,高鹏,吴忠望,余苗,李亚平受保护的技术使用者：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27