[发明专利]一种基于GGI/GPS/INS的组合导航系统

权利要求书

1.一种基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其特征在于，包括：传感器模块、组合导航解算模块及实时显示模块；其中所述传感器模块包括惯性传感器模块和GPS卫星信号接收机模块；所述组合导航解算模块包括捷联导航模块、重力梯度辅助模块、非等间隔卡尔曼滤波模块以及位置和速度修正模块；惯性传感器模块，用于测量载体的角速度、加速度以及重力梯度信息；GPS卫星信号接收机模块，用于接收卫星发射信号；捷联导航模块，利用惯性传感器测得的角速度和加速度信息进行基于四阶龙格库塔算法的捷联导航解算，并利用重力梯度辅助模块输出的信息和非等间隔卡尔曼滤波模块输出的反馈信息进行校正，从而得到载体的速度、位置、加速度和姿态信息；位置和速度修正模块：利用捷联导航模块输出的速度和加速度信息计算卫星速度和位置的修正量，再结合GPS卫星接收机输出的卫星速度和位置信息输出修正后的卫星速度和位置信息；

重力梯度辅助模块：利用惯性传感器输出的重力梯度信息以及速度、位置信息解算得到重力梯度导航系统的姿态信息；

非等间隔卡尔曼滤波模块：将捷联导航模块输出的导航速度、位置和姿态信息，修正后的卫星速度和位置信息以及重力梯度辅助模块的输出信息进行卡尔曼滤波得到反馈校正信息；所述实时显示模块用于显示捷联导航模块输出的速度、位置、加速度和姿态信息。

2.根据权利要求1所述的基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其特征在于，所述捷联导航模块，利用惯性传感器测得的角速度和加速度信息进行基于四阶龙格库塔算法的捷联导航解算具体包括：

建立东北天ENU导航坐标系，得到速度、位置和姿态的表达式；

速度的方程为：

位置的方程为：

姿态方程：

利用四阶龙格库塔算法，得到每个Δt时间内的更新式S(t+Δt)：将Δt用T替换就得到一个周期内，捷联导航运算的更新式S(t+T)：再根据一个周期内捷联导航运算的更新式，得到每个捷联周期的速度、位置和姿态信息；同时，在非等间隔卡尔曼滤波模块输出的时刻，利用输出的反馈校正信息对对应的捷联导航解算输出的速度、位置和姿态信息进行校正。

3.根据权利要求2所述的基于GGI/GPS/INS的组合导航系统，其特征在于，所述位置和速度修正模块利用捷联导航模块输出的速度和加速度信息计算卫星速度和位置的修正量，再结合GPS卫星接收机输出的卫星速度和位置信息输出修正后的卫星速度和位置信息，具体包括：假设t_kq时刻获得GPS卫星导航信息，t_ks时刻获得惯性传感器信息，t_kq时刻到t_ks时刻时间段内捷联惯导系统每个周期T输出的信息如下：a_ei、a_ni、a_ui表示对应的加速度信息，ξ_i、h_i表示对应的纬度和高度；v_ei、v_ni、v_ui表示每个周期输出的东向、北向和天向三个方向上的速度，R_mi、R_ni表示对应的子午圈半径和卯酉圈半径，i＝t_kq，t_kq+T，t_kq+2T，…t_ks；

则建立速度修正量计算公式

位置修正量计算公式，

其中，Δv_e,Δv_n,Δv_u分别表示东向、北向、天向速度在t_kq时刻到t_ks时刻这段时间内的速度修正量；Δχ,Δξ,ΔH分别表示经度、纬度和高度在t_kq时刻到t_ks时刻这段时间内的位置修正量。