[发明专利]INS控制GNSS基带的开环跟踪误差分析及控制方法

权利要求书

1.一种INS控制GNSS基带的开环跟踪误差分析方法，其特征是，包括：

步骤1，构建INS误差与开环跟踪误差间的拉氏域数学模型，本步骤进一步包括：

1.1根据GNSS/INS深组合接收机的闭环跟踪环结构，采用拉氏域构建GNSS/INS深组合接收机的闭环跟踪误差模型；

1.2断开闭环跟踪误差模型中环路滤波器输出，仅保留INS误差，得INS控制GNSS基带的开环跟踪误差模型，INS误差包括IMU零偏类误差和IMU比例因子类误差；

1.3根据开环跟踪误差模型分别获得IMU零偏类误差和IMU比例因子类误差与开环跟踪误差间的函数关系；基于所得函数关系，将IMU零偏类误差分为随机常数误差和噪声误差，将IMU比例因子类误差简化为随机常数误差，分别构建IMU零偏类误差与开环跟踪误差间的第一拉氏域数学模型、以及IMU比例因子类误差与开环跟踪误差间的第二拉氏域数学模型；

步骤2，在采用不同精度等级惯导系统下，分别在不同开环跟踪模式下求解第一拉氏域数学模型和第二拉氏域数学模型，得各精度等级惯导系统下不同开环跟踪模式对应的开环跟踪误差变化规律，从而获得各精度等级惯导系统适用的开环跟踪模式及对应的开环跟踪时间阈值；

步骤2中，第一拉氏域数学模型和第二拉氏域数学模型的求解具体为：

2.1对第一拉氏域模型中随机常数误差项和第二拉氏域模型进行拉氏反变换，得开环跟踪误差的时域模型；

2.2对时域模型进行仿真分析，得IMU零偏类误差中的随机常数误差和IMU比例因子类误差引起的开环跟踪误差值；

2.3采用蒙特卡洛仿真统计噪声误差，经第一拉氏域模型误差传递产生的时域响应，得IMU零偏类误差中噪声误差引起的开环跟踪误差值。

2.如权利要求1所述的INS控制GNSS基带的开环跟踪误差分析方法，其特征是：

IMU零偏类误差与开环跟踪相位误差δθ(s)间的第一拉氏域数学模型为：

IMU零偏类误差与开环跟踪频率误差δω(s)间的第一拉氏域数学模型为：

其中，λ表示信号波长，b_{ax_c}表示加速度计零偏常值，δV_N(0)表示初始速度误差，b_{gy_c}表示陀螺零偏常值，表示初始姿态误差，w_bax(s)表示加速度计白噪声，GM_bax(s)表示加速度计的一阶高斯-马尔科夫驱动噪声，w_bgy(s)表示陀螺白噪声，GM_bgy(s)表示陀螺的一阶高斯-马尔科夫驱动噪声，g为重力加速度；s表示拉氏域。

3.如权利要求1所述的INS控制GNSS基带的开环跟踪误差分析方法，其特征是：

IMU比例因子类误差K_a(s)与开环跟踪相位误差δθ(s)间的第二拉氏域数学模型为：

IMU比例因子类误差K_a(s)与开环跟踪频率误差δω(s)间的第二拉氏域数学模型为：

其中，表示载体与卫星相对运动加速度值，s表示拉氏域。

4.一种INS控制GNSS基带的开环跟踪控制方法，其特征是：

该方法针对可正常跟踪卫星数不小于4时的情况：

INS辅助跟踪环中的环路滤波器输出和NCO控制输入间设有第一判决开关、INS辅助信息输出和NCO控制输入间设有第二判决开关；

闭合第一判决开关和第二判决开关，INS辅助跟踪环进行闭环跟踪；

当有卫星信号的即时相关峰值不大于峰值门限值，通过第一判决开关断开该卫星信号通道对应INS辅助跟踪环的环路滤波器输出对NCO的控制，该对应INS辅助跟踪环进入所采用惯导系统的精度等级适用的开环跟踪模式进行开环跟踪，适用的开环跟踪模式采用权利要求1中所述方法获得；

当该卫星信号的即时相关峰值大于峰值门限值，通过第一判决开关恢复该卫星信号通道对应INS辅助跟踪环的环路滤波器输出对NCO的控制，该对应INS辅助跟踪环恢复闭环跟踪；

所述的峰值门限值设定为比各卫星信号通道Q路的相关累加值均值大10～20dB。