[发明专利]一种移动平台测试系统及误差补偿算法

说明书

技术领域

本发明属于一种捷联惯导测试系统，具体涉及一种移动平台测试系统及误差补偿算法。

背景技术

GPS具有定位精度高、误差不随时间积累等优点，而且使用差分GPS技术定位精度可以达到厘米级。但GPS也存在着信号容易受到遮挡或干扰、数据更新率低、缺少姿态信息输出等缺点；相比较而言，惯性导航系统(INS)是一种完全自主的导航系统，其拥有高数据更新率，并具备姿态信息输出，但是由于陀螺误差漂移的存在，即使高精度的INS也面临误差随着导航时间延长而不断累积的问题。导航精度随时间而发散，不能单独长时间工作，必须不断加以校准。由于GPS和INS之间存在良好的互补特性，GPS/INS组合导航，能充分发挥两者各自优势并取长补短。利用GPS的长期稳定性与适中精度，来弥补INS的误差随时间增大的缺点，利用INS的短期高精度来弥补GPS接收机在受干扰时误差增大或遮挡时丢失信号等缺点，并借助惯导系统的姿态信息和角速度信息，提高GPS接收机天线的定向操纵性能；同时借助全球定位系统连续提供的高精度位置信息和速度信息，估计并校正惯导系统的位置误差、速度误差和系统其它误差参数，使得整个组合导航系统达到最优化，具有很高的效费比。在实际惯导系统中，惯性元件、元件安装、以及系统的工程实现过程中的各个环节都不可避免地存在误差，在这些误差因素影响下，惯导系统输出的导航参数不可避免地存在误差。初始误差是由初始对准引起的误差，初始对准误差是惯导系统的主要误差源之一，初始对准误差对系统误差的影响不仅表现在姿态角上，而且表现还在速度和位置参数上。

发明内容

为了解决惯导系统中，惯性元件、元件安装以及系统的工程实现过程中存在的误差问题，本发明设计了一种移动平台测试系统及误差补偿算法。

一种移动平台测试系统，包括监控基准站和固定在移动平台上的移动站，监控基准站包括与监控计算机连接的基站数传电台和差分GPS基准站，移动站包括与导航计算机连接的光纤陀螺数据采集处理单元、加速度计数据采集处理单元以及卫星定位导航单元，卫星定位导航单元连有导航天线，导航计算机通过通信控制器连接移动站数传电台，光纤陀螺数据采集处理单元与加速度计数据采集处理单元通过IMU补偿单元与导航计算机连接。

所述移动平台测试系统，卫星定位导航单元同时接收GPS和GLONASS卫星星历，GPS和GLONASS双系统卫星天线分别固定在移动平台前后两端。

所述移动平台测试系统，卫星定位导航单元和导航计算机连有数据存储单元。

所述移动平台测试系统，移动平台控制设备连有传感器，传感器通过接口转换电路与通信控制器连接。

所述移动平台测试系统，光纤陀螺数据采集处理单元采用三只高精度的光纤陀螺，加速度计数据采集处理单元采用三只高精度的石英加速度计，光纤陀螺与石英加速度计分别连有温度传感器。

其优点是：移动平台机动性能测量系统由数据采集移动站和监控基准站两部分组成，移动站与基站之间通过无线数传电台进行实时数据传输，以便于试验人员的实时试验过程控制。移动站自带数据存储卡，可以事后下载进行高精度的数据后处理。移动站硬件包括光纤陀螺数据采集处理单元、石英加速度计数据采集处理单元、IMU补偿单元、导航计算机、卫星定位导航单元，数据存储单元、通信控制器、移动站数传电台、电源单元九个组成部分。移动站整体封装，采用航插接口，防水防潮设计。采用工作时间长、充电方便的内置式电源，可连续工作八小时。

光纤陀螺数据采集处理单元采用三只高精度的光纤陀螺敏感载体的三轴角速度，以脉冲方式输出角增量数据，处理器读取到陀螺的角增量数据后进行打包，然后传送给IMU补偿单元。另外，每只陀螺内部包含一个温度传感器，用于敏感陀螺的温度，并将温度数据传送给IMU补偿单元，由IMU补偿单元根据陀螺的温度对陀螺数据进行温度误差补偿。

加速度计数据采集处理单元采用三只高精度的石英加速度计敏感载体的三轴线加速度，石英加速度计的输出为电流信号，转换为数字信号后，传输给处理器，由处理器打包后传送给IMU补偿单元。另外，每只加速度计上安装了一个温度传感器，用于敏感加速度计的温度，并将温度数据传送给IMU补偿单元，由IMU补偿单元根据加速度计的温度对加速度进行温度误差补偿。

IMU补偿单元用于对光纤陀螺数据采集处理单元传送来的三轴角速度，和陀螺温度、加速度计数据采集处理单元传送来的三轴线加速度和加速度计温度进行各种误差补偿，然后将补偿后的三轴角速度和三轴线加速度数据传送给导航解算单元，同时传送给数据存储单元进行存储。