[发明专利]一种松耦合导航的量测信息不同步处理方法

说明书

本发明涉及卫星组合导航精度技术领域，尤其涉及一种松耦合导航的量测信息不同步处理方法。将(1)惯性导航系统感应运动到输出的时间差、(2)卫星、惯性数据组合时，由于频率不同步导致的时间差，这两方面影响组合同步性的时延误差进行统一处理，提高惯性、卫星组合的同步性。

技术领域

本发明涉及卫星组合导航精度技术领域，尤其涉及一种松耦合导航的量测信息不同步处理方法。

背景技术

现如今主流的导航方式是以惯性导航系统(INS)输出为基础，卫星信息为辅，二者利用松耦合、紧耦合或超紧耦合三种组合方式中的一种进行组合滤波。其中，松耦合是基于速度、位置作为量测，与惯性信息进行组合，可直接利用接收机的输出，结构简单、易于实现，且在可见卫星颗数大于4颗时，与紧耦合精度相当，因此应用非常广泛且方法十分成熟。

理想情况是，同一时刻的惯性导航系统输出和卫星信息进行组合滤波，输出修正过的速度、位置、姿态，但是实际情况下，卫星和惯性导航系统的输出均存在不同延迟。

目前，组合导航实现卫星信息和惯导数据时间同步的通用方法，是卫星的秒脉冲(PPS)到达时锁住惯性导航系统解算的、离秒脉冲最近的前一拍的惯性信息，待接收机解算出秒脉冲所对应时刻的速度、位置等信息后，将其进行组合，如图2所示。但是该方法忽略了两方面的误差：

(1)惯性导航系统感应到线运动、角运动，到输出相应的速度增量和角增量，这之间具有一定的时间延迟。通常惯性导航系统输出惯性解算数据的频率可达到400HZ，甚至更高；而很多惯性导航系统的输出延迟可以达到解算周期的两倍以上，尤其是激光惯性导航系统，为了滤掉陀螺高频抖动，加入了低通滤波器，会引入更大时延。

(2)此外，原则上秒脉冲应和当前时刻的惯性解算数据组合，但是由于惯性数据的频率一般为400HZ，存在频率不同步，因此近似地将卫星数据和距离秒脉冲最近的一拍惯性数据组合，但是秒脉冲和最近一拍的惯性数据之间仍存在时间间隔，如图2中所示，并不是准确的同一时刻数据进行组合。

发明内容

本发明的目的：提出一种松耦合导航的量测信息不同步处理方法，分别设计实时处理和后验处理两种方法，将(1)惯性导航系统感应运动到输出的时间差(2)卫星、惯性数据组合时，由于频率不同步导致的时间差，这两方面影响组合同步性的时延误差进行统一处理，提高惯性、卫星组合的同步性。

本发明的技术方案：

本发明实施例提供一种松耦合导航的量测信息不同步处理方法，用于包含惯性导航系统、卫星接收机的组合系统，具体包括如下步骤：

S1、测量惯性导航系统感应外界运动到输出角增量、速度增量之间的时间差，记为惯性导航系统输出延迟△Timu；

S2、将惯性导航系统和卫星接收机固定安装，待系统正常对准后，进入组合导航；

S3、当卫星秒脉冲信号到达时，记录距离卫星秒脉冲最近的一拍惯导脉冲；便于待卫星接收机解算完成，输出卫星信息后，与之组合滤波；

S4、惯导系统一直对外高频发送惯性脉冲。使用卫星秒脉冲作为计数器开门信号，卫星秒脉冲到达后最近的惯性脉冲中断作为计数器关门信号；利用惯导数据的更新周期T，计算出卫星秒脉冲到达时刻与距离其之前最近的惯性脉冲到达时刻之间的时间间隔，记为组合导航时间不同步误差△T_nav；

S5、计算所述步骤S1中的惯性导航系统输出延迟△T_imu与所述步骤S4中的组合导航时间不同步误差△T_nav之和，并用其除以惯导数据的更新周期T，向下取整得到n，记余数为ΔT；

S6、利用拉格朗日插值法，将卫星秒脉冲到达时刻对应的卫星速度、位置，利用惯导解算的加速度、速度，移动到秒脉冲前ΔT所对应的时刻，得到卫星在同步时刻的虚拟测量值；