本發(fā)明涉及一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，屬于慣導(dǎo)。

背景技術(shù)：

1、慣性測(cè)量組合(以下簡(jiǎn)稱(chēng)慣組)以其自主性高、隱蔽性好、信息全面連續(xù)、不易受外界電磁干擾等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航領(lǐng)域。同時(shí)，為提高系統(tǒng)的綜合性能，一般將慣組與gnss進(jìn)行信息融合，用于慣組初始對(duì)準(zhǔn)或組合導(dǎo)航等技術(shù)領(lǐng)域，提高慣組對(duì)準(zhǔn)和導(dǎo)航精度。

2、慣組與gnss進(jìn)行信息融合時(shí)利用gnss信息構(gòu)建觀測(cè)量，再利用卡爾曼濾波對(duì)慣組導(dǎo)航誤差進(jìn)行估計(jì)。而在利用gnss信息時(shí)，信息的接收與解析需要處理時(shí)間，因此解析完的gnss信息與當(dāng)下慣導(dǎo)解算結(jié)果存在時(shí)間不同步的問(wèn)題。載體運(yùn)動(dòng)速度越大兩者時(shí)間不同步導(dǎo)致的觀測(cè)誤差也就越大，從而影響卡爾曼濾波估計(jì)精度。為解決上述問(wèn)題，導(dǎo)航軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)會(huì)利用時(shí)間同步信號(hào)進(jìn)行兩者信息同步設(shè)計(jì)。

3、現(xiàn)有技術(shù)方案一般利用gnss時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，如秒脈沖信號(hào)，標(biāo)記同一時(shí)刻慣組和gnss信息并對(duì)慣組信息進(jìn)行緩存，當(dāng)gnss信息解析完成后，再將該時(shí)刻的慣組和gnss信息代入對(duì)準(zhǔn)或?qū)Ш剿惴ㄖ?，?shí)現(xiàn)信息同步。

4、上述方法依賴(lài)gnss時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)的準(zhǔn)確可靠，然而在實(shí)際應(yīng)用中g(shù)nss時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)可能出現(xiàn)不準(zhǔn)確甚至失效的情況。對(duì)于短時(shí)、大動(dòng)態(tài)、高速度的空間運(yùn)載體，由于時(shí)間基準(zhǔn)錯(cuò)誤導(dǎo)致的信息源時(shí)間不同步帶來(lái)的誤差影響更為劇烈，同時(shí)短時(shí)工作系統(tǒng)對(duì)于一段時(shí)間內(nèi)時(shí)間基準(zhǔn)失效或錯(cuò)誤也不具備后續(xù)修正和恢復(fù)的機(jī)會(huì)。

5、因此，現(xiàn)有慣組信息融合技術(shù)方案中，完全依賴(lài)外界時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)的有效性來(lái)實(shí)現(xiàn)慣組與gnss信息的時(shí)間同步。當(dāng)外界時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)送頻率錯(cuò)誤或失效時(shí)，慣組與gnss信息時(shí)間無(wú)法同步甚至發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)拍，對(duì)于短時(shí)大動(dòng)態(tài)高速的空間運(yùn)載體，上述問(wèn)題將引起融合導(dǎo)航精度大幅下降或精度無(wú)法恢復(fù)的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致導(dǎo)航精度不滿(mǎn)足指標(biāo)要求甚至系統(tǒng)整體任務(wù)失敗的重大影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，不依賴(lài)外界信息有效性，能夠保持與慣組產(chǎn)品一致的自主性和可靠性，隨慣組正常工作，即可實(shí)現(xiàn)可靠的信息同步技術(shù)，滿(mǎn)足短時(shí)高速運(yùn)載體高精度融合導(dǎo)航中的信息時(shí)間同步需要。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，包括：

3、慣組上電完成準(zhǔn)備后，當(dāng)接收到gnss發(fā)送的第一個(gè)秒脈沖信號(hào)時(shí)，通過(guò)慣組中斷計(jì)數(shù)和gnss秒脈沖計(jì)數(shù)進(jìn)行慣組時(shí)間基準(zhǔn)初始化；

4、完成慣組時(shí)間基準(zhǔn)初始化后，在慣組工作全程利用慣組中斷計(jì)數(shù)進(jìn)行周期性時(shí)間信號(hào)建立，同時(shí)隨周期將時(shí)間同步標(biāo)志置有效；利用周期性時(shí)間信號(hào)進(jìn)行信息同步，當(dāng)時(shí)間同步標(biāo)志有效時(shí)，將導(dǎo)航解算數(shù)據(jù)賦給濾波相關(guān)參數(shù)；隨后將此發(fā)送周期內(nèi)的gnss數(shù)據(jù)解析結(jié)果賦給濾波相關(guān)參數(shù)，同時(shí)對(duì)gnss數(shù)據(jù)有效標(biāo)志進(jìn)行判斷，如有效則進(jìn)行濾波，如無(wú)效則不進(jìn)行濾波量測(cè)更新。

5、進(jìn)一步地，所述通過(guò)慣組中斷計(jì)數(shù)和gnss秒脈沖計(jì)數(shù)進(jìn)行慣組時(shí)間基準(zhǔn)始化包括：

6、當(dāng)接收到gnss發(fā)送的第一個(gè)秒脈沖信號(hào)時(shí)，在秒脈沖函數(shù)中將慣組中斷計(jì)數(shù)和gnss秒脈沖中斷計(jì)數(shù)同時(shí)清零，隨后進(jìn)行慣組中斷計(jì)數(shù)和gnss秒脈沖計(jì)數(shù)；

7、當(dāng)秒脈沖計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)滿(mǎn)足理論時(shí)間判斷時(shí)，在秒脈沖中斷里判斷慣組實(shí)際計(jì)時(shí)是否在誤差合理范圍內(nèi)與判斷時(shí)間一致；如滿(mǎn)足條件則將慣組中斷與秒脈沖中斷計(jì)數(shù)同時(shí)清零，完成慣組時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)初始化，并將初始化完成標(biāo)志置有效；如不滿(mǎn)足條件，則將慣組中斷和秒脈沖中斷計(jì)數(shù)均清零，重新計(jì)數(shù)，判斷下一次秒脈沖計(jì)數(shù)達(dá)到理論個(gè)數(shù)時(shí)慣組中斷計(jì)數(shù)是否滿(mǎn)足條件，直至完成慣組中斷與秒脈沖中斷同步計(jì)數(shù)初始化。

8、進(jìn)一步地，所述理論時(shí)間為所需判斷gnss秒脈沖連續(xù)有效的時(shí)間。

9、進(jìn)一步地，所述慣組實(shí)際計(jì)時(shí)是否在誤差合理范圍內(nèi)中的誤差為慣組中斷在此段時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)誤差。

10、進(jìn)一步地，所述慣組中斷中計(jì)數(shù)進(jìn)行周期性時(shí)間信號(hào)建立中時(shí)間信號(hào)周期與卡爾曼濾波信息融合的周期一致。

11、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)航解算數(shù)據(jù)包括該時(shí)刻下導(dǎo)航解算的姿態(tài)矩陣、速度、位置、比力數(shù)據(jù)。

12、進(jìn)一步地，所述gnss數(shù)據(jù)解析結(jié)果包括接受時(shí)間同步標(biāo)志后接收解析完成的gnss數(shù)據(jù)有效標(biāo)志、速度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)。

13、進(jìn)一步地，所述對(duì)gnss數(shù)據(jù)有效標(biāo)志進(jìn)行判斷，包括：gnss數(shù)據(jù)串口未接到數(shù)據(jù)或收到gnss數(shù)據(jù)無(wú)效均為gnss數(shù)據(jù)無(wú)效。

14、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述的計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法的步驟。

15、一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述的處理器執(zhí)行所述的計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法的步驟。

16、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

17、(1)本發(fā)明提供了一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，本方法只在初始階段通過(guò)判斷gnss秒脈沖信號(hào)的有效性來(lái)將慣組中斷計(jì)時(shí)與gnss秒脈沖進(jìn)行時(shí)間對(duì)齊，隨后則不再依賴(lài)外界秒脈沖信號(hào)，僅通過(guò)慣組自身中斷計(jì)時(shí)建立周期性的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，用于實(shí)現(xiàn)卡爾曼濾波中的信息同步。

18、(2)本方法具有同慣組產(chǎn)品一致的高自主性，解決了秒脈沖信號(hào)發(fā)送頻率錯(cuò)誤或失效而導(dǎo)致的慣組與gnss信息無(wú)法正確同步的問(wèn)題，從而消除了短時(shí)高速的運(yùn)載體在上述情況中出現(xiàn)的融合導(dǎo)航精度大幅下降或精度無(wú)法恢復(fù)的風(fēng)險(xiǎn)。隨慣組正常工作，即可實(shí)現(xiàn)可靠的信息同步技術(shù)，滿(mǎn)足短時(shí)高速運(yùn)載體高精度融合導(dǎo)航中的信息時(shí)間同步需要。

技術(shù)特征：

1.一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，其特征在于，所述通過(guò)慣組中斷計(jì)數(shù)和gnss秒脈沖計(jì)數(shù)進(jìn)行慣組時(shí)間基準(zhǔn)始化包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，其特征在于，所述理論時(shí)間為所需判斷gnss秒脈沖連續(xù)有效的時(shí)間。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，其特征在于，所述慣組實(shí)際計(jì)時(shí)是否在誤差合理范圍內(nèi)中的誤差為慣組中斷在此段時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)誤差。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，其特征在于，所述慣組中斷中計(jì)數(shù)進(jìn)行周期性時(shí)間信號(hào)建立中時(shí)間信號(hào)周期與卡爾曼濾波信息融合的周期一致。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，其特征在于，所述導(dǎo)航解算數(shù)據(jù)包括該時(shí)刻下導(dǎo)航解算的姿態(tài)矩陣、速度、位置、比力數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，其特征在于，所述gnss數(shù)據(jù)解析結(jié)果包括接受時(shí)間同步標(biāo)志后接收解析完成的gnss數(shù)據(jù)有效標(biāo)志、速度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步方法，其特征在于，所述對(duì)gnss數(shù)據(jù)有效標(biāo)志進(jìn)行判斷，包括：gnss數(shù)據(jù)串口未接到數(shù)據(jù)或收到gnss數(shù)據(jù)無(wú)效均為gnss數(shù)據(jù)無(wú)效。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述的計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～權(quán)利要求8任一所述方法的步驟。

10.一種短時(shí)高可靠的慣組與gnss信息時(shí)間同步設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述的處理器執(zhí)行所述的計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～權(quán)利要求8任一所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
一種短時(shí)高可靠的慣組與GNSS信息時(shí)間同步方法，屬于慣導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，由慣組時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)初始化、時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)周期觸發(fā)、信息同步策略三部分組成。具體包括：在慣組工作全程利用慣組中斷計(jì)數(shù)進(jìn)行周期性時(shí)間信號(hào)建立，同時(shí)隨周期將時(shí)間同步標(biāo)志置有效；利用周期性時(shí)間信號(hào)進(jìn)行信息同步，當(dāng)時(shí)間同步標(biāo)志有效時(shí)，將導(dǎo)航解算數(shù)據(jù)賦給濾波相關(guān)參數(shù)；隨后將此發(fā)送周期內(nèi)的GNSS數(shù)據(jù)解析結(jié)果賦給濾波，同時(shí)對(duì)GNSS數(shù)據(jù)有效標(biāo)志進(jìn)行判斷，如有效則進(jìn)行濾波，如無(wú)效則不進(jìn)行濾波量測(cè)更新。本發(fā)明不依賴(lài)外界信息有效性，能夠保持與慣組產(chǎn)品一致的自主性和可靠性，隨慣組正常工作，即可實(shí)現(xiàn)可靠的信息同步技術(shù)，滿(mǎn)足短時(shí)高速運(yùn)載體高精度融合導(dǎo)航中的信息時(shí)間同步需要。

技術(shù)研發(fā)人員：晏亮,陳光,管冬雪,陳碩,王贏萱,任天時(shí),莫愁,王立雙
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航天時(shí)代激光導(dǎo)航技術(shù)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2