專利名稱：一種sins/gps超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于組合導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：
捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)是一種完全自主的導(dǎo)航系統(tǒng)，可以連續(xù)、實(shí)時地提供位置、速度和姿態(tài)信息，其短時精度很高，且具有隱蔽性好，不受氣候條件限制等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海等領(lǐng)域。但是，SINS誤差隨時間增長，因此常與GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)組合構(gòu)成SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS和SINS在性能上具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，將兩者組合不僅可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，而且隨著組合程度的加深，SINS/GPS組合系統(tǒng)的總體性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于各獨(dú)立系統(tǒng)。按照組合程度的不同，SINS和GPS的組合模式可分為松散組合、緊密組合和超緊致組合。松散組合和緊密組合主要是依靠GPS輸出的位置、速度或偽距、偽距率等信息來輔助慣導(dǎo)系統(tǒng)，以提高組合系統(tǒng)的位置、速度和姿態(tài)精度，目前這兩種組合模式應(yīng)用較為廣泛。然而，隨著高機(jī)動性飛行器的發(fā)展和GPS應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，為滿足高動態(tài)用戶(殲擊機(jī)、導(dǎo)彈等)及強(qiáng)噪聲干擾條件下的應(yīng)用需求，并進(jìn)一步提高組合系統(tǒng)的可靠性，以緊密組合為基礎(chǔ)發(fā)展起來的超緊致組合，成為SINS/GPS組合系統(tǒng)的新一代設(shè)計模式。
超緊致組合改變了傳統(tǒng)意義上的GPS接收機(jī)跟蹤環(huán)路，將組合的概念應(yīng)用到了接收機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。超緊致組合的主要優(yōu)點(diǎn)在于一方面，利用組合濾波器提供的位置、速度估計信息，進(jìn)一步計算得到偽碼相位和多普勒頻移的先驗估計，可用于縮短由干擾或衰減導(dǎo)致的GPS信號失鎖后的重捕獲時間；另一方面，組合濾波器可以為GPS跟蹤環(huán)路提供輔助信息，從而擴(kuò)展了環(huán)路的跟蹤能力，有效地消除了環(huán)路跟蹤載體動態(tài)的功能需求，并能夠降低環(huán)路帶寬以增強(qiáng)噪聲抑制能力。
早期超緊致組合方案的主要目標(biāo)是利用慣導(dǎo)信息為偽碼跟蹤環(huán)路提供輔助，以在載波失鎖的情況下維持偽碼跟蹤鎖定。而載波跟蹤環(huán)路是GPS接收機(jī)中比較脆弱的環(huán)節(jié)，它對載體動態(tài)和噪聲干擾十分敏感。如果載體動態(tài)引起的載波多普勒頻移過大或接收信號的載噪比過低，將導(dǎo)致載波跟蹤失鎖、導(dǎo)航電文無法提取，致使接收機(jī)不能獨(dú)立完成導(dǎo)航任務(wù)，這對于高動態(tài)情況下的組合系統(tǒng)是致命的。因此提高載波跟蹤環(huán)的動態(tài)性能和噪聲抑制能力，是高動態(tài)、強(qiáng)干擾環(huán)境下SINS/GPS組合系統(tǒng)亟待解決的問題，也是SINS/GPS超緊致組合領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于SINS輔助GPS載波和偽碼跟蹤的SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法，該方法提高了GPS接收機(jī)的動態(tài)跟蹤性能和組合系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。
一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，具體包括以下步驟 步驟一建立GPS接收機(jī)中載波環(huán)的跟蹤誤差模型和碼環(huán)的跟蹤誤差模型； 步驟二建立SINS/GPS超緊致組合系統(tǒng)狀態(tài)方程和量測方程； a.SINS系統(tǒng)的誤差狀態(tài)方程； b.GPS誤差狀態(tài)方程； c.碼環(huán)跟蹤誤差方程； d.載波環(huán)跟蹤誤差方程； e.SINS/GPS超緊致組合系統(tǒng)狀態(tài)方程； f.SINS/GPS超緊致組合系統(tǒng)量測方程； 步驟三組合導(dǎo)航信息融合； 步驟四輔助參數(shù)計算。
一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)，包括捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS接收機(jī)、組合導(dǎo)航濾波器和輔助參數(shù)計算單元； 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)包括慣性測量元件和導(dǎo)航解算單元；慣性測量元件測量載體的比力和角速率，將得到的比力和角速率信息傳送給導(dǎo)航解算環(huán)節(jié)，導(dǎo)航解算單元根據(jù)慣性測量元件傳輸?shù)男畔⒌玫捷d體的位置、速度和姿態(tài)，并轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星與載體之間的距離ρI和距離率

輸入到組合導(dǎo)航濾波器中，導(dǎo)航解算單元將SINS導(dǎo)航參數(shù)輸入到輔助參數(shù)計算單元中，所述的SINS導(dǎo)航參數(shù)為載體的位置和速度； GPS接收機(jī)包括天線、射頻前端、碼環(huán)和載波環(huán)；射頻前端對天線接收到的GPS射頻信號進(jìn)行處理，得到GPS中頻信號，GPS中頻信號經(jīng)過混頻，得到混頻后的基帶信號； 碼環(huán)包括碼相位鑒別器、環(huán)路濾波器A和C/A碼數(shù)控振蕩器，C/A碼數(shù)控振蕩器產(chǎn)生本地C/A碼，混頻后的GPS基帶信號與本地C/A碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并將相關(guān)結(jié)果輸入到碼相位鑒別器中，碼相位鑒別器得到碼相位差，將得到碼相位差輸入到環(huán)路濾波器A，相位差經(jīng)過環(huán)路濾波器A濾波后，對C/A碼數(shù)控振蕩器輸出控制信號，C/A碼數(shù)控振蕩器根據(jù)控制信號和輔助信息調(diào)整本地C/A碼相位，使得本地C/A碼相位與輸入的GPS中頻信號中的碼相位對準(zhǔn)； 所述的輔助信息為載波環(huán)提供的輔助信息和輔助參數(shù)計算單元提供的C/A碼相位估計值； 載波環(huán)包括載波相位鑒別器、環(huán)路濾波器B、環(huán)路濾波器C、載波數(shù)控振蕩器和比例轉(zhuǎn)換單元，射頻前端輸出的GPS中頻信號與載波數(shù)控振蕩器生成的本地載波余弦、正弦信號進(jìn)行混頻，得到同相、正交兩路混頻后的GPS基帶信號，混頻后的GPS基帶信號與本地C/A碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，相關(guān)結(jié)果輸入到載波相位鑒別器中，載波相位鑒別器得到輸入GPS中頻信號與本地載波之間的相位差，輸出載波相位差信號，根據(jù)GPS接收機(jī)的工作模式選擇環(huán)路濾波器B或環(huán)路濾波器C對載波相位差信號進(jìn)行濾波處理； 載波數(shù)控振蕩器根據(jù)不同模式下的控制信號調(diào)整本地載波頻率和相位，使之與輸入GPS中頻信號中的載波頻率、相位對準(zhǔn)；同時，載波數(shù)控振蕩器將調(diào)整后的本地載波頻率傳遞到比例轉(zhuǎn)換單元中，比例轉(zhuǎn)換單元將本地載波頻率轉(zhuǎn)換為C/A碼頻率輸入C/A碼數(shù)控振蕩器中，對碼環(huán)進(jìn)行輔助，C/A碼頻率即為載波環(huán)為C/A碼數(shù)控振蕩器提供的輔助信息；碼環(huán)和載波環(huán)分別輸出碼相位和載波頻率信息，將其轉(zhuǎn)換為偽距ρG、偽距率

作為量測信息輸入到組合導(dǎo)航濾波器中； 組合導(dǎo)航濾波器根據(jù)碼環(huán)、載波環(huán)和導(dǎo)航解算單元提供的偽距ρG、偽距率

和距離ρI、距離率

對捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航參數(shù)和慣性器件的誤差進(jìn)行估計，并將其反饋回SINS導(dǎo)航解算單元中，對相應(yīng)的誤差進(jìn)行校正和補(bǔ)償，同時將接收機(jī)鐘頻誤差估計信息傳遞給輔助參數(shù)計算單元； 輔助參數(shù)計算單元根據(jù)校正后的SINS導(dǎo)航參數(shù)、衛(wèi)星參數(shù)和接收機(jī)鐘頻誤差估計信息計算得到輔助參數(shù)，所述的輔助參數(shù)為C/A碼相位估計值和輔助頻率估計值，將C/A碼相位估計值和輔助頻率估計值分別提供給GPS接收機(jī)的碼環(huán)中的C/A碼數(shù)控振蕩器和載波環(huán)中的載波數(shù)控振蕩器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 (1)本發(fā)明利用SINS的位置、速度參數(shù)為載波跟蹤環(huán)路提供頻率輔助信息，增大了環(huán)路等效帶寬，從而減小了載波環(huán)的動態(tài)跟蹤范圍； (2)對載波、偽碼跟蹤環(huán)誤差進(jìn)行建模，并在偽距、偽距率量測方程中扣除跟蹤誤差的影響，從而消除了偽距、偽距率誤差與慣導(dǎo)速度誤差之間的相關(guān)性，并提高了GPS跟蹤環(huán)路的測量精度； (3)為保證高動態(tài)環(huán)境中碼環(huán)的動態(tài)性能和跟蹤精度，在GPS接收機(jī)內(nèi)部采用載波輔助碼環(huán)，以消除載體動態(tài)對碼環(huán)的影響，而碼環(huán)則通過降低相關(guān)間隔來提高偽碼相位的跟蹤精度； (4)為防止惡劣環(huán)境中載波環(huán)性能下降對碼環(huán)造成污染，將載波環(huán)對碼環(huán)的輔助設(shè)置為可選的，即載波環(huán)正常工作時對碼環(huán)進(jìn)行輔助，而如果載波環(huán)發(fā)生異常，則利用SINS速度信息輔助碼環(huán)，以保證碼環(huán)的穩(wěn)定性以及組合系統(tǒng)的可靠性。



圖1是本發(fā)明一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的流程圖； 圖3是本發(fā)明的載波環(huán)誤差模型示意圖； 圖中 1-捷聯(lián)慣生導(dǎo)航系統(tǒng) 2-GPS接收機(jī) 3-組合導(dǎo)航濾波器 4-輔助參數(shù)計算單元 101-慣性測量元件102-導(dǎo)航解算單元 201-天線 202-射頻前端 203-碼環(huán)204-載波環(huán) 205-碼相位鑒別器 206-環(huán)路濾波器A 207-C/A碼數(shù)控振蕩 208-載波相位鑒別器 209-環(huán)路濾波器B 210-環(huán)路濾波器C 器 211-載波數(shù)控振蕩器 212-比例轉(zhuǎn)換單元
具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明的一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)，如圖1所示，包括捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)1、GPS接收機(jī)2、組合導(dǎo)航濾波器3和輔助參數(shù)計算單元4； 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)1包括慣性測量元件(IMU)101和導(dǎo)航解算單元102。慣性測量元件101測量載體的比力和角速率，將得到的比力和角速率信息傳送給導(dǎo)航解算環(huán)節(jié)102，導(dǎo)航解算單元102根據(jù)慣性測量元件101傳輸?shù)男畔⒌玫捷d體的位置、速度和姿態(tài)，并轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星與載體之間的距離ρI和距離率

輸入到組合導(dǎo)航濾波器3中，導(dǎo)航解算單元102將SINS導(dǎo)航參數(shù)輸入到輔助參數(shù)計算單元4中，所述的SINS導(dǎo)航參數(shù)為載體的位置和速度； GPS接收機(jī)2包括天線201、射頻前端202、碼環(huán)203和載波環(huán)204。射頻前端202對天線201接收到的GPS射頻信號進(jìn)行處理，得到GPS中頻信號，GPS中頻信號經(jīng)過混頻，得到混頻后的GPS基帶信號； 碼環(huán)203包括碼相位鑒別器205、環(huán)路濾波器A206和C/A碼數(shù)控振蕩器207，C/A碼數(shù)控振蕩器207產(chǎn)生本地C/A碼，混頻后的GPS基帶信號與本地C/A碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并將相關(guān)結(jié)果輸入到碼相位鑒別器205中，碼相位鑒別器205得到碼相位差，將得到碼相位差輸入到環(huán)路濾波器A206，相位差經(jīng)過環(huán)路濾波器A206濾波后，對C/A碼數(shù)控振蕩器207輸出控制信號，C/A碼數(shù)控振蕩器207根據(jù)控制信號和輔助信息調(diào)整本地C/A碼相位，使得本地C/A碼相位與輸入的GPS中頻信號中的碼相位對準(zhǔn)； 所述的輔助信息為載波環(huán)204提供的輔助信息或輔助參數(shù)計算單元4提供的C/A碼相位估計值。
載波環(huán)204包括載波相位鑒別器208、環(huán)路濾波器B209、環(huán)路濾波器C210、載波數(shù)控振蕩器211和比例轉(zhuǎn)換單元212，射頻前端202輸出的GPS中頻信號與載波數(shù)控振蕩器211生成的本地載波余弦、正弦信號進(jìn)行混頻，得到同相、正交兩路混頻后的GPS基帶信號，混頻后的GPS基帶信號與本地C/A碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，相關(guān)結(jié)果輸入到載波相位鑒別器208中，載波相位鑒別器208得到輸入GPS中頻信號與本地載波之間的相位差，輸出載波相位差信號，根據(jù)GPS接收機(jī)2的工作模式選擇環(huán)路濾波器B209或環(huán)路濾波器C210對載波相位差信號進(jìn)行濾波處理，所述的GPS接收機(jī)2的工作模式包括獨(dú)立工作模式和組合工作模式。當(dāng)GPS接收機(jī)2處于獨(dú)立工作模式時，載波環(huán)204中a、c連通，環(huán)路濾波器B209工作，對載波數(shù)控振蕩器211的控制信號為環(huán)路濾波器B209的輸出信號；而當(dāng)GPS接收機(jī)2與SINS組成組合系統(tǒng)，處于組合工作模式時，載波環(huán)中a、b連通，環(huán)路濾波器C210工作，對載波數(shù)控振蕩器211的控制信號包括環(huán)路濾波器C210的輸出信號和輔助參數(shù)計算單元4輸出的輔助頻移估計值； 載波數(shù)控振蕩器211根據(jù)不同模式下的控制信號調(diào)整本地載波頻率和相位，使之與輸入GPS中頻信號中的載波頻率、相位對準(zhǔn)；同時，載波數(shù)控振蕩器211將調(diào)整后的本地載波頻率傳遞到比例轉(zhuǎn)換單元212中，比例轉(zhuǎn)換單元212將本地載波頻率轉(zhuǎn)換為C/A碼頻率輸入C/A碼數(shù)控振蕩器207中，對碼環(huán)203進(jìn)行輔助，C/A碼頻率即為載波環(huán)204為C/A碼數(shù)控振蕩器207提供的輔助信息； 碼環(huán)203和載波環(huán)204分別輸出碼相位和載波頻率信息，將其轉(zhuǎn)換為偽距ρG、偽距率

作為量測信息輸入到組合導(dǎo)航濾波器3中； 組合導(dǎo)航濾波器3根據(jù)碼環(huán)203、載波環(huán)204和導(dǎo)航解算單元102提供的偽距ρG、偽距率

和距離ρI、距離率

對捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)1的導(dǎo)航參數(shù)和慣性器件的誤差進(jìn)行估計，并將其反饋回SINS導(dǎo)航解算單元102中，對相應(yīng)的誤差進(jìn)行校正和補(bǔ)償，同時將接收機(jī)鐘頻誤差估計信息傳遞給輔助參數(shù)計算單元4； 輔助參數(shù)計算單元4根據(jù)校正后的SINS導(dǎo)航參數(shù)、衛(wèi)星參數(shù)和接收機(jī)鐘頻誤差估計信息計算得到輔助參數(shù)，所述的輔助參數(shù)為C/A碼相位估計值和輔助頻率估計值，將C/A碼相位估計值和輔助頻率估計值分別提供給GPS接收機(jī)2的碼環(huán)203中的C/A碼數(shù)控振蕩器207和載波環(huán)204中的載波數(shù)控振蕩器211， 為防止載波環(huán)204工作性能下降對碼環(huán)造成污染，并保證碼環(huán)203的穩(wěn)定性以及SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性，將載波環(huán)204對碼環(huán)203的輔助設(shè)置為可選的，即載波環(huán)正常工作時，連接觸點(diǎn)d、f，利用載波頻率信息對碼環(huán)203進(jìn)行輔助，而如果載波環(huán)發(fā)生異常，則連接觸點(diǎn)d、e，則捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)1通過輔助參數(shù)計算單元4輔助碼環(huán)203。
本發(fā)明的一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，流程如圖2所示，具體包括以下步驟 步驟一建立GPS接收機(jī)2中載波環(huán)204的跟蹤誤差模型和碼環(huán)203的跟蹤誤差模型； SINS輔助的載波環(huán)204誤差模型如圖3所示，虛線框內(nèi)為GPS接收機(jī)2處于獨(dú)立工作模式下載波環(huán)204的基本誤差模型。當(dāng)GPS接收機(jī)2處于獨(dú)立工作模式在載波環(huán)204中，本地載波相位

與參考載波相位θ的相位誤差δθ由載波相位鑒別器208確定，經(jīng)過環(huán)路濾波器B209處理后，得到頻率跟蹤誤差δf，用于調(diào)整本地載波數(shù)控振蕩器211中的載波頻率，從而使本地信號與輸入信號的載波頻率、相位保持一致。根據(jù)二階載波環(huán)204的基本結(jié)構(gòu)，因此可得獨(dú)立工作模式下載波環(huán)204的跟蹤誤差方程 其中，δf、δθ分別為載波跟蹤環(huán)路中的頻率跟蹤誤差和相位誤差，KPLL為環(huán)路增益，t1、t2為環(huán)路濾波器B209的參數(shù)，環(huán)路濾波器B209的頻域表達(dá)式為 當(dāng)GPS接收機(jī)2處于獨(dú)立工作模式時，載波環(huán)204中的頻率誤差就是環(huán)路濾波器B209的輸出值δf； 當(dāng)GPS接收機(jī)2處于組合工作模式時，載波環(huán)204中頻率誤差δfPLL則為環(huán)路濾波器C210的輸出量δfTRK與輔助頻率誤差δfaid之和 δfPLL＝δfTRK+δfaid(2) 根據(jù)載波環(huán)跟蹤誤差與SINS誤差狀態(tài)之間的關(guān)系，在組合工作模式下，用頻率誤差δfPLL代替獨(dú)立工作模式下的頻率跟蹤誤差δf，就可以得到組合工作模式下載波環(huán)204的跟蹤誤差方程 其中，δθ為載波環(huán)中的相位誤差，KPLL為環(huán)路增益，T1、T2為環(huán)路濾波器C210的參數(shù)，δfTRK為環(huán)路濾波器C210的輸出量，δfaid為輔助頻率誤差。
當(dāng)接收機(jī)處于組合工作模式時，可以采用一階碼環(huán)203，則碼環(huán)203的誤差方程可以表示為 其中，δρDLL為偽距測量誤差；KDLL為碼環(huán)增益；Q為由熱噪聲以及干擾引起的驅(qū)動噪聲。
輔助參數(shù)計算單元4根據(jù)校正后的SINS導(dǎo)航參數(shù)、衛(wèi)星參數(shù)和接收機(jī)鐘頻誤差估計信息計算的輔助頻率估計值faid為 其中，

為根據(jù)校正后的SINS參數(shù)計算的多普勒頻率估計值，

為組合導(dǎo)航濾波器的接收機(jī)鐘頻誤差估計值。
根據(jù)SINS位置、速度參數(shù)和衛(wèi)星參數(shù)，可得慣導(dǎo)輔助速度Vaid 其中，Xse、Vse分別為第i顆衛(wèi)星在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的位置、速度，Xre、Vre為GPS接收機(jī)2的位置、速度，

為衛(wèi)星和GPS接收機(jī)2視線方向上的單位矢量。
則根據(jù)SINS導(dǎo)航參數(shù)得到的多普勒頻率估計值為 其中，fL1為L1載波頻率，c為光速。
由SINS導(dǎo)航參數(shù)誤差所導(dǎo)致的多普勒頻率估計誤差為 其中，δXi、δVi分別為發(fā)射點(diǎn)慣性系中載體的位置、速度誤差，Cie、Cce、Cic分別為發(fā)射點(diǎn)慣性系到協(xié)議地球系、地心慣性坐標(biāo)系到協(xié)議地球系、發(fā)射點(diǎn)慣性系到協(xié)議地球系的轉(zhuǎn)換矩陣，We為地球自轉(zhuǎn)角速度矢量在協(xié)議地球系中的叉乘矩陣。
由于組合導(dǎo)航濾波器對接收機(jī)鐘頻誤差的估計誤差遠(yuǎn)小于由SINS導(dǎo)航參數(shù)誤差導(dǎo)致的多普勒頻率估計誤差，因此在建立輔助頻率誤差模型時，可忽略接收機(jī)鐘頻誤差估計誤差的影響，可得 δfaid≈δfdop (10) 以跟蹤通道內(nèi)載波環(huán)204的相位、頻率誤差作為狀態(tài)變量，則第i個通道內(nèi)載波環(huán)204的跟蹤誤差模型為 以跟蹤通道內(nèi)碼環(huán)203輸出的偽距測量誤差作為狀態(tài)變量，則通道i內(nèi)碼環(huán)203的跟蹤誤差模型為 其中，δρDLLi為偽距測量誤差；KDLL為碼環(huán)增益；Q為由熱噪聲以及干擾等引起的驅(qū)動噪聲。
步驟二建立SINS/GPS超緊致組合系統(tǒng)狀態(tài)方程和量測方程； 由于輔助參數(shù)計算單元4需根據(jù)SINS導(dǎo)航參數(shù)計算輔助頻率，因此SINS速度誤差會導(dǎo)致輔助頻率估計誤差，繼而引發(fā)載波頻率、相位誤差，從而導(dǎo)致載波環(huán)的偽距率測量誤差與SINS速度誤差相關(guān)。如果忽略了量測信息與狀態(tài)變量之間的關(guān)系，可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，將載波環(huán)204的頻率和相位跟蹤誤差擴(kuò)充為組合導(dǎo)航濾波器3的狀態(tài)變量，利用組合導(dǎo)航濾波器3對其進(jìn)行估計，并在偽距、偽距率量測方程中消除載波環(huán)跟蹤誤差的影響。
在SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，組合導(dǎo)航濾波器3的誤差模型包括SINS、GPS誤差模型、碼環(huán)203、載波環(huán)204跟蹤誤差模型。
a.SINS系統(tǒng)的誤差狀態(tài)方程； 其中，XI為SINS系統(tǒng)狀態(tài)矢量，WI為SINS系統(tǒng)噪聲矢量，F(xiàn)I為SINS系統(tǒng)狀態(tài)矩陣，GI為系SINS統(tǒng)噪聲矩陣，SINS的誤差狀態(tài)包括位置誤差(δx，δy，δz)、速度誤差(δvx，δvy，δvz)、姿態(tài)誤差角(φx，φy，φz)、加速度計零偏

加速度計系數(shù)誤差(ka1x，ka1y，ka1z，ka2x，ka2y，ka2z)、陀螺儀系數(shù)誤差(kw1x，kw1y，kw1z)和陀螺儀常值漂移(εx，εy，εz)，則 WI＝[wax，way，waz，wgx，wgy，wgz]T 在發(fā)射點(diǎn)慣性坐標(biāo)系下，SINS系統(tǒng)狀態(tài)矩陣FI的形式如下 其中，F(xiàn)g為引力加速度對位置坐標(biāo)的雅克比矩陣，Cbi為本體坐標(biāo)系到發(fā)射點(diǎn)慣性系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換陣，[fxb fyb fzb]T和[ωxb ωyb ωzb]T分別為加速度計和陀螺儀輸出的比力和角速度信息。
b.GPS誤差狀態(tài)方程； 其中，XG為GPS誤差狀態(tài)變量，WG為GPS系統(tǒng)噪聲矢量，F(xiàn)G為GPS系統(tǒng)狀態(tài)矩陣，GG為GPS系統(tǒng)噪聲矩陣，GPS的誤差狀態(tài)包括兩個與時間有關(guān)的誤差與時鐘誤差等效的距離誤差δlu，與時鐘頻率誤差等效的距離率誤差δlru，Tru為相關(guān)時間， XG＝[δlu，δlru]T，WG＝[wu，wru]T， c.碼環(huán)203跟蹤誤差方程； 其中，XD為碼環(huán)誤差狀態(tài)變量，WD為碼環(huán)噪聲矢量，F(xiàn)D為碼環(huán)203的系統(tǒng)狀態(tài)矩陣，GD為碼環(huán)203的系統(tǒng)噪聲矩陣。GPS接收機(jī)2選擇N顆導(dǎo)航星座，N為自然數(shù)，N≥4，并啟動N個跟蹤通道工作，δρDLLi(i＝1，2，…N)為N顆衛(wèi)星對應(yīng)的偽距跟蹤誤差， XD＝[δρDLL1 δρDLL2…δρDLLN]T，WD＝[Q1，Q2，…QN]T d.載波環(huán)204跟蹤誤差方程； GPS接收機(jī)2內(nèi)N個通道的載波環(huán)跟蹤誤差方程 其中，XP為載波環(huán)的誤差狀態(tài)變量，WP為載波環(huán)系統(tǒng)噪聲序列，GP為載波環(huán)系統(tǒng)噪聲矩陣，F(xiàn)P為載波環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)矩陣，δθi、δfTRKi分別為第i個通道內(nèi)載波跟蹤環(huán)的相位誤差和環(huán)路濾波器輸出，KPLL為環(huán)路增益， XP＝[δθ1，δθ2，…δθN，δfTRK1，δfTRK2，…δfTRKN]T e.SINS/GPS超緊致組合系統(tǒng)狀態(tài)方程； 將SINS、GPS誤差方程以及GPS碼環(huán)、載波環(huán)跟蹤誤差方程合并，得到超緊致組合系統(tǒng)的狀態(tài)方程 其中，X為超緊致組合系統(tǒng)狀態(tài)矢量，F(xiàn)為超緊致組合系統(tǒng)狀態(tài)矩陣，W為超緊致組合系統(tǒng)噪聲矢量，G為超緊致組合系統(tǒng)噪聲矩陣， X＝[XI XG XD XP]T，W＝[WI WG WD WP]T f.SINS/GPS超緊致組合系統(tǒng)量測方程； 在SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，以偽距、偽距率為量測信息，一個跟蹤通道內(nèi)的偽距、偽距率量測方程為 其中，δρ和

分別為SINS和GPS的偽距差、偽距率差，δρI和

為由SINS導(dǎo)航誤差導(dǎo)致的衛(wèi)星與載體間的距離、距離率誤差，

為GPS接收機(jī)的量測噪聲，δρDLL、

為由GPS接收機(jī)跟蹤誤差導(dǎo)致的偽距、偽距率測量誤差。
將N個通道的偽距、偽距率量測方程合并，得到超緊致組合系統(tǒng)的量測方程 Z＝HX+V (19) 其中，Z超緊致組合系統(tǒng)的為觀測矢量，H為超緊致組合系統(tǒng)的觀測矩陣，V為超緊致組合系統(tǒng)的量測噪聲序列， 其中，

為N顆衛(wèi)星對應(yīng)的偽距、偽距率差，

為第i顆衛(wèi)星和接收機(jī)視線方向上的單位矢量。
步驟三組合導(dǎo)航信息融合； 組合導(dǎo)航濾波器3根據(jù)SINS與GPS輸出的偽距、偽距率量測信息，對SINS、GPS以及碼環(huán)、載波環(huán)跟蹤誤差狀態(tài)進(jìn)行估計；將濾波器估計的SINS誤差狀態(tài)反饋回SINS系統(tǒng)中，對導(dǎo)航參數(shù)及元件誤差進(jìn)行校正，同時，將接收機(jī)鐘頻誤差估計信息傳遞給輔助參數(shù)計算單元4； 步驟四輔助參數(shù)計算； 輔助參數(shù)計算單元4根據(jù)校正后的SINS導(dǎo)航參數(shù)、衛(wèi)星參數(shù)和接收機(jī)鐘頻誤差估計信息計算衛(wèi)星與載體之間的距離ρI和距離率

轉(zhuǎn)換為C/A碼相位估計值和輔助頻率估計值，并將C/A碼相位和輔助頻率的估計值分別提供給GPS接收機(jī)碼環(huán)203中的C/A碼數(shù)控振蕩器207和載波環(huán)204中的載波數(shù)控振蕩器211，為GPS接收機(jī)的偽碼、載波跟蹤提供輔助。
在所述的SINS/GPS超緊致組合系統(tǒng)開始工作時，由于SINS系統(tǒng)具有一定的誤差積累，需要先使GPS接收機(jī)處于獨(dú)立工作模式，利用GPS的輸出信息來校正SINS誤差；當(dāng)SINS的導(dǎo)航參數(shù)達(dá)到一定精度時，使得多普勒頻率估計誤差δfdop小于載波環(huán)204的跟蹤帶寬時，才能啟動組合工作模式，通過輔助參數(shù)計算單元4為GPS接收機(jī)2的碼環(huán)203和載波環(huán)204提供輔助信息。
GPS接收機(jī)載波環(huán)和碼環(huán)在SINS輔助下，能夠工作在較低的環(huán)路帶寬條件下，從而提高跟蹤精度，并為組合系統(tǒng)提供更為精確的偽距、偽距率量測信息，進(jìn)而提高組合系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。
權(quán)利要求
1、一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體包括以下步驟
步驟一建立GPS接收機(jī)中載波環(huán)的跟蹤誤差模型和碼環(huán)的跟蹤誤差模型；
當(dāng)GPS接收機(jī)處于獨(dú)立工作模式時在載波環(huán)中，本地載波相位
與參考載波相位θ的相位誤差δθ由載波相位鑒別器確定，經(jīng)過環(huán)路濾波器B處理后，得到頻率跟蹤誤差δf，用于調(diào)整本地載波數(shù)控振蕩器中的載波頻率，從而使本地信號與輸入信號的載波頻率、相位保持一致；根據(jù)二階載波環(huán)的基本結(jié)構(gòu)，獨(dú)立工作模式下載波環(huán)的跟蹤誤差方程
其中，δf、δθ分別為載波跟蹤環(huán)路中的頻率跟蹤誤差和相位誤差，KPLL為環(huán)路增益，t1、t2為環(huán)路濾波器B的參數(shù)；
環(huán)路濾波器B的頻域表達(dá)式為
當(dāng)GPS接收機(jī)處于組合工作模式時，載波環(huán)中頻率誤差δfPLL為環(huán)路濾波器C的輸出量δfTRK與輔助頻率誤差δfaid之和
δfPLL＝δfTRK+δfaid (3)
在組合工作模式下，用頻率誤差δfPLL代替獨(dú)立工作模式下的頻率跟蹤誤差δf，得到組合工作模式下載波環(huán)的跟蹤誤差方程
其中，δθ為載波環(huán)中的相位誤差，KPLL為環(huán)路增益，T1、T2為環(huán)路濾波器C的參數(shù)，δfTRK為環(huán)路濾波器C的輸出量，δfaid為輔助頻率誤差；
當(dāng)接收機(jī)處于組合工作模式時，采用一階碼環(huán)，則碼環(huán)的誤差方程為
其中，δρDLL為偽距測量誤差；KDLL為碼環(huán)增益；Q為由熱噪聲以及干擾引起的驅(qū)動噪聲；
輔助參數(shù)計算單元根據(jù)校正后的SINS導(dǎo)航參數(shù)、衛(wèi)星參數(shù)和接收機(jī)鐘頻誤差估計信息計算的輔助頻率估計值faid為
其中，
為根據(jù)校正后的SINS參數(shù)計算的多普勒頻率估計值，
為組合導(dǎo)航濾波器的接收機(jī)鐘頻誤差估計值；
根據(jù)SINS位置、速度參數(shù)和衛(wèi)星參數(shù)，得到慣導(dǎo)輔助速度Vaid
其中，Xse、Vse分別為第i顆衛(wèi)星在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的位置、速度，Xre、Vre為GPS接收機(jī)的位置、速度，
為衛(wèi)星和GPS接收機(jī)視線方向上的單位矢量；
則多普勒頻率估計值為
其中，fL1為L1載波頻率，c為光速；
由SINS導(dǎo)航參數(shù)誤差所導(dǎo)致的多普勒頻率估計誤差為
其中，δXi、δVi分別為發(fā)射點(diǎn)慣性系中載體的位置、速度誤差，Cie、Cce、Cic分別為發(fā)射點(diǎn)慣性系到協(xié)議地球系、地心慣性坐標(biāo)系到協(xié)議地球系、發(fā)射點(diǎn)慣性系到協(xié)議地球系的轉(zhuǎn)換矩陣，We為地球自轉(zhuǎn)角速度矢量在協(xié)議地球系中的叉乘矩陣；
建立輔助頻率誤差模型時，忽略接收機(jī)鐘頻誤差估計誤差的影響，得
δfaid≈δfdop (3)
以跟蹤通道內(nèi)載波環(huán)的相位、頻率誤差作為狀態(tài)變量，則第i個通道內(nèi)載波環(huán)的跟蹤誤差模型為
其中，1≤i≤N，N為自然數(shù)且N≥4；
以跟蹤通道內(nèi)碼環(huán)輸出的偽距測量誤差作為狀態(tài)變量，則第i個通道內(nèi)碼環(huán)的跟蹤誤差模型為
其中，δρDLLi為偽距測量誤差；
步驟二建立SINS/GPS超緊致組合系統(tǒng)狀態(tài)方程和量測方程；
在SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，組合導(dǎo)航濾波器的誤差模型包括SINS、GPS誤差模型、碼環(huán)、載波環(huán)跟蹤誤差模型；
a.SINS系統(tǒng)的誤差狀態(tài)方程；
其中，XI為SINS系統(tǒng)狀態(tài)矢量，WI為SINS系統(tǒng)噪聲矢量，F(xiàn)I為SINS系統(tǒng)狀態(tài)矩陣，GI為系SINS統(tǒng)噪聲矩陣，SINS的誤差狀態(tài)包括位置誤差(δx，δy，δz)、速度誤差(δvx，δvy，δvz)、姿態(tài)誤差角(φx，φy，φz)、加速度計零偏(
)、加速度計系數(shù)誤差(ka1x，ka1y，ka1z，ka2x，ka2y，ka2z)、陀螺儀系數(shù)誤差(kw1x，kw1y，kw1z)和陀螺儀常值漂移(εx，εy，εz)，
則
WI＝[wax，way，waz，wgx，wgy，wgz]T
在發(fā)射點(diǎn)慣性坐標(biāo)系下，SINS系統(tǒng)狀態(tài)矩陣FI的形式如下
其中，F(xiàn)g為引力加速度對位置坐標(biāo)的雅克比矩陣，Cbi為本體坐標(biāo)系到發(fā)射點(diǎn)慣性系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換陣，[fxb fyb fzb]T和[ωxb ωyb ωxb]T分別為加速度計和陀螺儀輸出的比力和角速度信息；
b.GPS誤差狀態(tài)方程；
其中，XG為GPS誤差狀態(tài)變量，WG為GPS系統(tǒng)噪聲矢量，F(xiàn)G為GPS系統(tǒng)狀態(tài)矩陣，GG為GPS系統(tǒng)噪聲矩陣，GPS的誤差狀態(tài)包括兩個與時間有關(guān)的誤差與時鐘誤差等效的距離誤差δlu，與時鐘頻率誤差等效的距離率誤差δlru，Tru為相關(guān)時間，
XG＝[δlu，δlru]T，WG＝[wu，wru]T，
c.碼環(huán)跟蹤誤差方程；
其中，XD為碼環(huán)誤差狀態(tài)變量，WD為碼環(huán)噪聲矢量，F(xiàn)D為碼環(huán)的系統(tǒng)狀態(tài)矩陣，GD為碼環(huán)的系統(tǒng)噪聲矩陣；GPS接收機(jī)選擇N顆導(dǎo)航星座，并啟動N個跟蹤通道工作，δρDLLi(i＝1，2，…N)為N顆衛(wèi)星對應(yīng)的偽距跟蹤誤差，
XD＝[δρDLL1 δρDLL2…δρDLLN]T，WD＝[Q1，Q2，…QN]T
d.載波環(huán)跟蹤誤差方程；
GPS接收機(jī)內(nèi)N個通道的載波環(huán)跟蹤誤差方程
其中，XP為載波環(huán)的誤差狀態(tài)變量，WP為載波環(huán)系統(tǒng)噪聲序列，GP為載波環(huán)系統(tǒng)噪聲矩陣，F(xiàn)P為載波環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)矩陣，δθi、δfTRKi分別為第i個通道內(nèi)載波跟蹤環(huán)的相位誤差和環(huán)路濾波器輸出，KPLL為環(huán)路增益，
XP＝[δθ1，δθ2，…δθN，δfTRK1，δfTRK2，…δfTRKN]T
e.SINS/GPS超緊致組合系統(tǒng)狀態(tài)方程；
將SINS、GPS誤差方程以及GPS碼環(huán)、載波環(huán)跟蹤誤差方程合并，得到超緊致組合系統(tǒng)的狀態(tài)方程
其中，X為超緊致組合系統(tǒng)狀態(tài)矢量，F(xiàn)為超緊致組合系統(tǒng)狀態(tài)矩陣，W為超緊致組合系統(tǒng)噪聲矢量，G為超緊致組合系統(tǒng)噪聲矩陣，
X＝[XI XG XD XP]T，W＝[WI WG WD WP]T
f.SINS/GPS超緊致組合系統(tǒng)量測方程；
在SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，以偽距、偽距率為量測信息，一個跟蹤通道內(nèi)的偽距、偽距率量測方程為
其中，δρ和
分別為SINS和GPS的偽距差、偽距率差，δρI和
為由SINS導(dǎo)航誤差導(dǎo)致的衛(wèi)星與載體間的距離、距離率誤差，
為GPS接收機(jī)的量測噪聲，δρDLL、
為由GPS接收機(jī)跟蹤誤差導(dǎo)致的偽距、偽距率測量誤差；
將N個通道的偽距、偽距率量測方程合并，得到超緊致組合系統(tǒng)的量測方程
Z＝HX+V (17)
其中，Z超緊致組合系統(tǒng)的為觀測矢量，H為超緊致組合系統(tǒng)的觀測矩陣，V為超緊致組合系統(tǒng)的量測噪聲序列，
其中，δρi，
為四顆衛(wèi)星對應(yīng)的偽距、偽距率差，
為第i顆衛(wèi)星和接收機(jī)視線方向上的單位矢量；
步驟三組合導(dǎo)航信息融合；
組合導(dǎo)航濾波器根據(jù)SINS與GPS輸出的偽距、偽距率量測信息，對SINS、GPS以及碼環(huán)、載波環(huán)跟蹤誤差狀態(tài)進(jìn)行估計；將濾波器估計的SINS誤差狀態(tài)反饋回SINS系統(tǒng)中，對導(dǎo)航參數(shù)及元件誤差進(jìn)行校正，將接收機(jī)鐘頻誤差估計信息傳遞給輔助參數(shù)計算單元；
步驟四輔助參數(shù)計算；
輔助參數(shù)計算單元根據(jù)校正后的SINS導(dǎo)航參數(shù)、衛(wèi)星參數(shù)和接收機(jī)鐘頻誤差估計信息計算衛(wèi)星與載體之間的距離ρi和距離率
轉(zhuǎn)換為C/A碼相位估計值和輔助頻率估計值，并將C/A碼相位和輔助頻率的估計值分別提供給GPS接收機(jī)碼環(huán)中的C/A碼數(shù)控振蕩器和載波環(huán)中的載波數(shù)控振蕩器，為GPS接收機(jī)的偽碼、載波跟蹤提供輔助。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的步驟四中的輔助參數(shù)計算為GPS接收機(jī)處于組合工作模式，當(dāng)SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)開始工作時，先使GPS接收機(jī)處于獨(dú)立工作模式，利用載波環(huán)的輸出信息來校正SINS誤差；當(dāng)多普勒頻率估計誤差δfdop小于載波環(huán)的跟蹤帶寬時，啟動組合工作模式，通過輔助參數(shù)計算單元為GPS接收機(jī)的碼環(huán)和載波環(huán)提供輔助信息。
3、一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于包括捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS接收機(jī)、組合導(dǎo)航濾波器和輔助參數(shù)計算單元；
捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)包括慣性測量元件和導(dǎo)航解算單元；慣性測量元件測量載體的比力和角速率，將得到的比力和角速率信息傳送給導(dǎo)航解算環(huán)節(jié)，導(dǎo)航解算單元根據(jù)慣性測量元件傳輸?shù)男畔⒌玫捷d體的位置、速度和姿態(tài)，并轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星與載體之間的距離ρi和距離率
輸入到組合導(dǎo)航濾波器中，導(dǎo)航解算單元將SINS導(dǎo)航參數(shù)輸入到輔助參數(shù)計算單元中，所述的SINS導(dǎo)航參數(shù)為載體的位置和速度；
GPS接收機(jī)包括天線、射頻前端、碼環(huán)和載波環(huán)；射頻前端對天線接收到的GPS射頻信號進(jìn)行處理，得到GPS中頻信號，GPS中頻信號經(jīng)過混頻，得到混頻后的GPS基帶信號；
碼環(huán)包括碼相位鑒別器、環(huán)路濾波器A和C/A碼數(shù)控振蕩器，C/A碼數(shù)控振蕩器產(chǎn)生本地C/A碼，混頻后的GPS基帶信號與本地C/A碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，并將相關(guān)結(jié)果輸入到碼相位鑒別器中，碼相位鑒別器得到碼相位差，將得到的碼相位差輸入到環(huán)路濾波器A，相位差經(jīng)過環(huán)路濾波器A濾波后，對C/A碼數(shù)控振蕩器輸出控制信號，C/A碼數(shù)控振蕩器根據(jù)控制信號和輔助信息調(diào)整本地C/A碼相位，使得本地C/A碼相位與輸入的GPS中頻信號中的碼相位對準(zhǔn)；
所述的輔助信息為載波環(huán)提供的輔助信息和輔助參數(shù)計算單元提供的C/A碼相位估計值；
載波環(huán)包括載波相位鑒別器、環(huán)路濾波器B、環(huán)路濾波器C、載波數(shù)控振蕩器和比例轉(zhuǎn)換單元，射頻前端輸出的GPS中頻信號與載波數(shù)控振蕩器生成的本地載波余弦、正弦信號進(jìn)行混頻，得到同相、正交兩路混頻后的GPS基帶信號，混頻后的GPS基帶信號與本地C/A碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，相關(guān)結(jié)果輸入到載波相位鑒別器中，載波相位鑒別器得到輸入GPS中頻信號與本地載波之間的相位差，輸出載波相位差信號，根據(jù)GPS接收機(jī)的工作模式選擇環(huán)路濾波器B或環(huán)路濾波器C對載波相位差信號進(jìn)行濾波處理；
載波數(shù)控振蕩器根據(jù)不同模式下的控制信號調(diào)整本地載波頻率和相位，使之與輸入GPS中頻信號中的載波頻率、相位對準(zhǔn)；同時，載波數(shù)控振蕩器將調(diào)整后的本地載波頻率傳遞到比例轉(zhuǎn)換單元中，比例轉(zhuǎn)換單元將本地載波頻率轉(zhuǎn)換為C/A碼頻率輸入C/A碼數(shù)控振蕩器中，對碼環(huán)進(jìn)行輔助，C/A碼頻率即為載波環(huán)為C/A碼數(shù)控振蕩器提供的輔助信息；
碼環(huán)和載波環(huán)分別輸出碼相位和載波頻率信息，將其轉(zhuǎn)換為偽距ρG、偽距率
作為量測信息輸入到組合導(dǎo)航濾波器中；
組合導(dǎo)航濾波器根據(jù)碼環(huán)、載波環(huán)和導(dǎo)航解算單元提供的偽距ρG、偽距率
和距離ρI、距離率
對捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航參數(shù)和慣性器件的誤差進(jìn)行估計，并將其反饋回SINS導(dǎo)航解算單元中，對相應(yīng)的誤差進(jìn)行校正和補(bǔ)償，同時將接收機(jī)鐘頻誤差估計信息傳遞給輔助參數(shù)計算單元；
輔助參數(shù)計算單元根據(jù)校正后的SINS導(dǎo)航參數(shù)、衛(wèi)星參數(shù)和接收機(jī)鐘頻誤差估計信息計算得到輔助參數(shù)，所述的輔助參數(shù)為C/A碼相位估計值和輔助頻率估計值，將C/A碼相位估計值和輔助頻率估計值分別提供給GPS接收機(jī)的碼環(huán)中的C/A碼數(shù)控振蕩器和載波環(huán)中的載波數(shù)控振蕩器。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的GPS接收機(jī)的工作模式包括獨(dú)立工作模式和組合工作模式，當(dāng)GPS接收機(jī)處于獨(dú)立工作模式時，載波環(huán)中a、c連通，環(huán)路濾波器B工作，對載波數(shù)控振蕩器的控制信號為環(huán)路濾波器B的輸出信號；當(dāng)GPS接收機(jī)與SINS組成組合系統(tǒng)，處于組合工作模式時，載波環(huán)中a、b連通，環(huán)路濾波器C工作，對載波數(shù)控振蕩器的控制信號包括環(huán)路濾波器C的輸出信號和輔助參數(shù)計算單元輸出的輔助頻移估計值。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的載波環(huán)對碼環(huán)的輔助設(shè)置為可選，當(dāng)載波環(huán)正常工作時，連接觸點(diǎn)d、f，利用載波頻率信息對碼環(huán)進(jìn)行輔助，如果載波環(huán)發(fā)生異常，則連接觸點(diǎn)d、e，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過輔助參數(shù)計算單元輔助碼環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SINS/GPS超緊致組合導(dǎo)航系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，利用捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的速度信息為GPS載波環(huán)提供多普勒頻率輔助，增大了環(huán)路等效帶寬，降低了載體動態(tài)對載波環(huán)的影響，并通過降低濾波器帶寬，提高了噪聲抑制能力；同時，為了消除偽距率誤差與慣導(dǎo)誤差之間的相關(guān)性，通過建立載波跟蹤誤差與慣導(dǎo)速度誤差之間的關(guān)系，得到了載波環(huán)跟蹤誤差模型，并在量測方程中扣除載波跟蹤誤差的影響；另外，根據(jù)組合濾波器輸出的誤差估計信息調(diào)整載波頻率，提高了載波環(huán)的跟蹤精度。本發(fā)明能夠有效地提高跟蹤環(huán)路的噪聲抑制能力和動態(tài)跟蹤性能，可用于提高強(qiáng)干擾、高動態(tài)環(huán)境下GPS接收機(jī)的跟蹤精度和組合系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。
文檔編號G01C21/10GK101666650SQ200910093000
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者王新龍, 潔 于 申請人:北京航空航天大學(xué)