[发明专利]捷联惯性/卫星组合导航检测系统及其仿真测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种卫星导航技术领域的检测装置及方法，具体涉及一种捷联惯性/卫星组合导航检测系统及其仿真测试方法，适用于捷联惯性/卫星组合导航系统的理论方法和工程应用技术的研究，以及组合导航系统的性能分析和验证。

背景技术

20世纪70年代以来，现代控制理论的巨大成就和计算机技术的进步为GNSS/INS组合导航技术的发展和导航系统的研制提供了理论基础和技术保障。近40年来，组合导航技术已成为最具应用发展潜力的导航技术之一，捷联惯性/卫星组合导航系统广泛应用于飞机导航与精密进场着陆、导弹精确制导、卫星定轨定姿、航天航空遥感、舰船导航、重力测量、智能交通等海陆空领域。

目前，对于长航时、高动态载体的高精度导航，难以利用一种导航手段独立实现。捷联惯导系统可以自主、实时提供全面的导航信息，具有较高的短时导航精度，但其误差随工作时间累积的致命缺陷限制了它在远程、长航时载体上的应用；卫星导航系统可以全天候、实时提供三维位置、速度信息，具有一定的长时导航精度，但其导航信息不连续、不能提供姿态信息，且系统较脆弱，易被干扰。因此，将两种导航方式结合起来，可以进行优势互补，实现高精度导航。现今捷联惯性/卫星组合导航系统已成为机载系统定位和导航的重要电子设备，特别是在高动态、强干扰情况下，捷联惯性/卫星超紧组合导航方式能显著提高噪声环境下的信号跟踪能力，并缩短卫星信号失锁后的重捕获搜索时间，研究捷联惯性/卫星超紧组合技术对于高速载体的系统导航精度与抗干扰能力的改善具有重要意义。

但是目前对于捷联惯性/卫星组合导航系统的性能测试主要通过实际飞行测试的方式，测试成本很高，且实验数据无法重复，不利于导航系统的技术开发与有效性能评估。此外，各子系统的地面调试，算法的实验测试，以及组合导航系统的演示验证与评估，不可能都通过实时飞行测试完成，因此，构建一种捷联惯性/卫星组合导航半实物平台便十分必要。它可以用于检验算法的性能、器件调试、半实物仿真和导航系统演示验证，从而加快了组合导航系统样机的研制周期，降低了成本，提高了效率。

捷联惯性/卫星组合导航半实物实验平台根据设定的运动场景，利用三轴转台、加速度计模拟模块和卫星信号模拟器实现真实姿态、运动和卫星信号模拟，并实现精确时间同步。安装在实验平台上的捷联惯性/卫星组合导航系统以半物理的方式实现了器件调试、算法验证和导航系统演示。目前国内外在这一研究上都处在起步阶段，尚未见成熟的实现方案。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种捷联惯性/卫星组合导航检测系统及其仿真测试方法，成本低、体积小、使用方便、实时性强，能够实现捷联惯导/卫星导航组件的整体性能和指标的测试和半实物仿真。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种捷联惯性/卫星组合导航检测系统，包括：捷联惯导子系统、卫星导航子系统、导航模块和控制显示模块，其中：控制显示模块分别与捷联惯导子系统以及卫星导航子系统相连并传输运动轨迹信息，捷联惯导子系统和卫星导航子系统再分别与导航模块相连并传输角速度、加速度和卫星信号，导航模块的输出端与控制显示模块相连将组合导航结果反馈至控制显示模块并构成闭环系统。

所述的捷联惯导子系统包括：三轴转台、加速度计模拟模块和惯性组件，其中：惯性组件安装于三轴转台上，三轴转台接收显示控制模块输出的姿态控制信息并执行相应的转动。与此同时，惯性组件采集三轴转台转动的角速度信息并将其输出至导航模块。加速度计模拟模块则接收来自控制显示模块输出的运动轨迹信息，通过数值微分输出加速度信息至导航模块。

所述的卫星导航子系统包括：卫星信号模拟器和与之相连的卫星接收机，其中：卫星信号模拟器接收显示控制模块输出的运动轨迹信息并生成相应的射频信号，卫星接收机采集卫星信号模拟器生成的射频信号进行捕获、跟踪和导航结算后输出卫星导航结果和观测数据至导航模块。

发明原理

根据设定的轨迹生成标称轨迹数据，输出给三轴转台、加速度计模拟模块和卫星信号模拟器，作为它们信息处理的参考源来统一规范输入，使捷联惯性、卫星导航子系统实时同步运行，组合导航信息实时准确，有效提高了组合导航精度和验证与评估质量；组合导航模块根据捷联惯性导航系统和卫星导航系统输出的数据，完成高精度导航；最后组合导航结果反馈至控制显示模块与设定轨迹相比较，实现整个半实物平台系统的演示验证和评估。

技术效果

与现有技术相比，本发明优点包括：