[发明专利]一种高精度北斗三频SINS深组合导航系统

摘要

本发明涉及一种高精度北斗三频SINS深组合导航系统，考虑了北斗接收机导航的误差消除方法和模糊度解算方法，以及北斗导航与捷联惯导SINS的互相辅助的组合导航问题，利用TCAR方法，准确高效的解算出整周模糊度，从而进行高精度的载波相位测量；通过三个频率的数据信号，根据电离层折射误差计算公式构成的方程组，可以解出电离层折射误差，提高定位精度。本发明重点解决了深组合导航系统对SINS的精度依赖问题，通过北斗三频的数据融合提高了接收机的导航精度，降低了对SINS自身姿态、速度、位置的精度要求，提高了北斗三频接收机和SINS组合导航系统的抗干扰能力和综合精度，可以提高武器装备和重要民用载运工具的性能。

主权项

一种高精度北斗三频SINS深组合导航系统，其特征在于：包含北斗三频天线、数据预处理模块、误差消除与数据融合模块、定位解算模块、数据同步模块、捷联解算模块、组合滤波算法模块、惯性测量单元IMU；北斗三频天线接收来自北斗导航卫星B1、B2、B3三个频点的信号，数据处理模块对B1、B2、B3三个频点的信号分别进行数据采集、数字下变频、载波剥离、伪码剥离获得数据码和数据接收时间，通过数据码解析得到B1、B2、B3三个频点的信号的伪距观测量送至误差消除与数据融合模块，误差消除与数据融合模块中通过卫星信号在电离层中的传播关系得到的伪距观测量方程组，解算该方程组得到电离层误差，并予以消除，得到修正后的伪距观测量ρG以及伪距率观测量定位解算模块将修正后的伪距观测量ρG进行最小二乘法定位解算，获得钟差信号用于修正接收机时钟，定期输出PPS秒脉冲同步信号送至数据同步模块；惯性测量单元IMU输出感测的视速度增量信号和角度增量信号，数据同步模块对感测的视速度增量信号和角度增量信号通过数据插值，完成与卫星信号的数据同步，同步后的视速度增量信号和角度增量信号送至捷联解算模块，捷联解算模块采用单子样四元数算法实现捷联解算，得到载体当前的姿态、位置、速度，结合卫星星历计算得到的卫星位置、速度得到伪距ρI、伪距率组合滤波算法模块根据捷联解算模块得到的ρI和与误差消除与数据融合模块输出的ρG和的差值作为组合Kalman滤波量测方程的观测量，完成系统状态量的误差估计，以修正捷联解算模块输出的姿态、位置、速度；修正后的姿态、速度、位置作为系统的输出提供给用户，同时输出的速度、位置和IMU提供的加速度送至数据预处理模块，辅助载波剥离和伪码剥离；在接收机进行捕获时加入INS速度信息辅助，预报下一个时刻的多普勒频移，预先估计接收信号的频率范围，在此范围内搜索，以缩短接收机搜索捕获的时间，提高接收机的性能；根据惯导输出的加速度信息预测出下一时刻输入信号载波频率的变化量，将此变化量直接加至本地载波的输出，从而消除环路动态应力。