[发明专利]一种基于时间同步补偿的SINS_GNSS组合导航方法

说明书

本发明公开了一种基于时间同步补偿的SINS_GNSS组合导航方法，在接收到有效秒脉冲信号的中断内，导航计算机读取惯性测量单元数据进行纯惯性解算得到惯导速度和位置信息，并缓存解算前的惯导速度和位置信息；确定秒脉冲信号接收时刻，计算所述秒脉冲信号接收时刻的惯导速度和位置信息并缓存，同时缓存解算后的姿态转换矩阵和角速度；在接收到有效卫星速度和位置信息的中断内，通过杆臂以及缓存的角速度、姿态转换矩阵进行杆臂补偿，得到卫星速度和位置信息；判别是否进行时间同步补偿；若进行补偿，则对同步后的速度和位置信息进行滤波输出，若不补偿，则对同步前的速度和位置信息进行滤波输出。本发明提高了组合导航系统的精度。

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，具体涉及一种基于时间同步补偿的SINS_GNSS组合导航方法。

背景技术

捷联惯导系统(SINS)由陀螺、加速度计、导航计算机等组成可实现自主导航的系统，通过其导航计算机的导航计算，能够提供包括姿态、速度和位置信息，但其误差随时间积累，不能单独长时间工作，需要利用外部传感器的观测信息通过滤波算法来修正补偿SINS系统，以抑制其随时间积累的误差。

考虑到全球导航卫星系统(GNSS)的便捷性和实用性，SINS_GNSS组合导航系统是一种利用GNSS长期定位精度高及SINS短期定位定向精度高实现优势互补的组合导航系统。通常采用卡尔曼滤波去估计惯性导航系统的各误差状态，再用误差状态估值来校正系统，通常需要对导航解算出的姿态、速度、位置误差进行反馈校正，可以在长时间内提供高精度的导航数据。

在实际运行中SINS和GNSS有不同的数据更新率，组合导航中需要考虑到时间同步问题，而大机动环境和杆臂效应的存在会影响时间同步。所以在组合导航中，需要综合考虑大机动环境和杆臂效应的影响来补偿时间同步，最终提高组合导航的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于时间同步补偿的SINS_GNSS组合导航方法，提高了组合导航系统的精度。

本发明采取的技术方案如下：

一种基于时间同步补偿的SINS_GNSS组合导航方法，所述方法步骤如下：

步骤一，在接收到有效秒脉冲信号的中断内，导航计算机读取惯性测量单元数据进行纯惯性解算得到惯导速度和位置信息，并缓存解算前的惯导速度和位置信息；确定所述秒脉冲信号接收时刻，根据解算得到的惯导速度和位置信息以及解算前的惯导速度和位置信息计算所述秒脉冲信号接收时刻的惯导速度和位置信息并缓存，同时缓存解算后的姿态转换矩阵和角速度；

步骤二，在接收到有效卫星速度和位置信息的中断内，通过惯导与卫星之间的杆臂以及步骤一缓存的角速度、姿态转换矩阵进行杆臂补偿，得到卫星速度和位置信息；

步骤三，若有效秒脉冲信号接收时刻与有效卫星速度和位置信息接收时刻的时间差不大于卫星信号的更新时间，且惯导在这两个时刻的速度差值和位置差值均不大于设定上限时，则利用惯导在这两个时刻的速度差值和位置差值与步骤二中的卫星速度和位置相加即可得到同步后的速度和位置信息；否则不进行时间同步补偿；

步骤四，若进行时间同步补偿，则对同步后的速度和位置信息进行卡尔曼滤波输出惯导的姿态、速度和位置；若未进行时间同步补偿，则对步骤二中的卫星速度和位置信息进行卡尔曼滤波输出惯导的姿态、速度和位置。

进一步地，所述秒脉冲信号接收时刻采用数字信号处理定时器测量，即有效秒脉冲信号接收时刻与中断开始的间隔时间。

有益效果：

本发明考虑大机动环境、杆臂效应和时间不同步问题，在几乎不占用DSP资源的情况下，得到了准确的量测信息进行卡尔曼滤波，最终提高了组合导航系统的精度。

附图说明

图1为本发明的算法流程图；

图2为中断示意图。