[发明专利]一种适用于定位导航授时微系统的数据融合方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及组合导航技术领域，特别是一种适用于定位导航授时微系统的数据融合方法。

二、背景技术

卫星导航系统因具有精度高、不存在长期漂移、可以全天候全时段工作、覆盖区域广、近实时输出导航数据、终端成本低廉等优点，无论是在军用还是民用领域，都获得了广泛和深入的应用。以卫星导航系统为核心，定位导航授时技术在统一的时空基准下，能够为各类用户提供精确的定位、导航、授时服务。

现有的各种导航系统，各有其优点和特色，但本身也存在不足之处。惯性导航系统自主性强，功能完备，但其误差随时间积累。微型惯性传感器与传统的惯性传感器相比，具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高和寿命长等优势，在车辆导航和控制、机器人、无人机导航、武器制导等领域有着广阔的应用前景。然而目前微型惯性传感器精度还比较低，导致其应用受到一定的限制。全球定位系统能够提供全时、全球、全天候的高精度的测速定位服务，但其存在自主性和可靠性差、易受干扰等问题，因而难以满足实时测量的要求。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于定位导航授时微系统的数据融合方法，将芯片原子钟、北斗导航模块、微惯导模块三者结合起来，以提高导航精度和授时精度。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于定位导航授时微系统的数据融合方法，包括以下步骤：

步骤1，定位导航授时微系统中，将原子钟通过串口与导航计算机通信，将原子钟输出的10MHz供给导航计算机作为晶振，对基带信号处理后锁存的多普勒频移信息、载波相位信息和导航电文进行解析，得到星历、伪距、伪距率信息；

步骤2，定位导航授时微系统中，微惯性导航模块与北斗导航模块在导航计算机上进行数据融合：芯片原子钟提供时间基准，将微惯性导航模块解算得到的载体位置、速度信息，与北斗导航模块输出的星历所提供的卫星位置、速度信息进行计算，得到载体的伪距、伪距率；同时由北斗导航模块解算直接得到伪距、伪距率，然后进行基于伪距、伪距率差的卡尔曼组合滤波，得到载体的位置、速度、姿态误差，对系统进行修正。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)将接收机与微型惯性测量单元、芯片原子钟结合可以取长补短，形成定位导航授时微系统，防止导航定位误差随时间积累，并且提高了可靠性和抗干扰能力；(2)在卫星信号受阻或者电子对抗复杂的电磁环境下卫星信号服务性功能严重不足甚至无法正常工作时，能够实现短时间高精度自主定位、导航与授时功能；(3)具有精度高、PNT服务鲁棒性高的优点，为低成本、轻小型导航与制导系统提供了一个非常有吸引力的解决方案，是目前导航技术发展的主要方向之一。

四、附图说明

图1是本发明适用于定位导航授时微系统的数据融合方法的功能模块图。

图2是本发明适用于定位导航授时微系统的数据融合方法的微惯导与北斗导航模块组合矫正图。

五、具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

在卫星导航技术的基础上，与以微机电系统技术为基础的芯片原子钟和微惯性测量组合技术相结合，形成定位导航授时微终端系统，此系统在卫星信号受阻或者电子对抗复杂的电磁环境下卫星信号服务性功能严重不足甚至无法正常工作时，能够实现短时间高精度自主定位、导航与授时功能。本发明提出一种数据融合方法，将芯片原子钟、北斗导航模块、微惯导模块三者联系起来，提高了导航精度和授时精度。该方法主要包含如下步骤：

步骤1，定位导航授时微系统中，将原子钟通过串口与导航计算机通信，将原子钟输出的10MHz供给导航计算机作为晶振，对基带信号处理后锁存的多普勒频移信息、载波相位信息和导航电文进行解析，得到星历、伪距、伪距率信息；

步骤2，定位导航授时微系统中，微惯性导航模块与北斗导航模块在导航计算机上进行数据融合：芯片原子钟提供时间基准，将微惯性导航模块解算得到的载体位置、速度信息，与北斗导航模块输出的星历所提供的卫星位置、速度信息进行计算，得到载体的伪距、伪距率；同时由北斗导航模块解算直接得到伪距、伪距率，然后进行基于伪距、伪距率差的卡尔曼组合滤波，得到载体的位置、速度、姿态误差，对系统进行修正。

结合图1～2，本发明为适用于定位导航授时微系统的数据融合方法，包括以下步骤：

步骤1：定位导航授时微系统中，将原子钟通过串口与导航计算机通信，将原子钟输出的10MHz供给导航计算机作为晶振，对基带信号处理后锁存的多普勒频移信息、载波相位信息和导航电文进行解析，得到星历、伪距、伪距率信息；