CN102997917B - 一种基于惯性/gps信息高频导航基准构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于导航方法，具体是一种基于惯性/GPS信息高频导航基准构造方法。目的是提供一种不受接收机同步脉冲时机和接收机信息输出频率限制的，基于惯性/GPS信息高频基准信息构造方法。包括如下步骤：在没有GPS信息的时刻点，构造“伪GPS信息”；在接收到GPS信息的时刻点，修正“伪GPS信息”；优点在于：公开了一种不受接收机同步脉冲时机和接收机信息输出频率限制的惯性/GPS信息异步组合方法，在两次GPS信息之间采用经误差修正后的纯惯性增量构造“伪GPS信息”；在收到GPS定位信息时，对构造的“伪GPS信息”进行修正。

Description

一种基于惯性/GPS信息高频导航基准构造方法

技术领域

本发明属于导航方法，特别是一种基于惯性/GPS信息高频导航基准构造方法。

背景技术

由于GPS定位解算存在时间延迟，现有的惯性/GPS信息组合方法通常采用脉冲同步的方法，即接收机在信号采样点发出同步脉冲，在完成该点采样信息的定位解算后，向外输出该点的定位信息；惯导在收到接收机的同步脉冲后，保存该点的惯性导航信息，在收到接收机发出的定位信息后，利用保存的惯性导航信息与接收机输出的卫星定位信息进行组合导航解算。

由于GPS信息受限于接收机同步脉冲的时机以及接收机信息的输出频率，无法满足惯性/GPS组合算法对基准信息高频率以及实时性的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种不受接收机同步脉冲时机和接收机信息输出频率限制的，基于惯性/GPS信息高频基准信息构造方法。

本发明是这样实现的：一种基于惯性/GPS信息高频导航基准构造方法，其中，在导航过程中，包含如下步骤：

在没有GPS信息的时刻点，构造“伪GPS信息”；

“伪GPS信息”的构造公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_g\left(t\right)=V_g\left(t_i\right)+\underset{t_i}{\overset{t_n}{\∫}}{a}_{\mathrm{ins}}\left(t\right)\mathrm{dt}\\ V_g^h\left(t\right)=V_g^h\left(t_i\right)+\underset{t_i}{\overset{t_n}{\∫}}{a}_{\mathrm{ins}}^h\left(t\right)\mathrm{dt}\\ P_g\left(t\right)=P_g\left(t_i\right)+\underset{t_i}{\overset{t_n}{\∫}}\frac{V_g\left(t\right)}{R}\mathrm{dt}\\ H_g\left(t\right)=H_g\left(t_i\right)+\underset{t_i}{\overset{t_n}{\∫}}{V}_g^h\left(t\right)\mathrm{dt}\end{array}\right.$

式中：

V_g(t)-构造的“伪GPS”水平速度信息，单位：米/秒；

-构造的“伪GPS”垂向速度信息，单位：米/秒；

a_ins-纯惯性水平加速度，单位：米/秒²；

-纯惯性垂向加速度，扣除重力加速度以及哥氏加速度项，单位：米/秒²；

P_g(t)-构造的“伪GPS”水平位置信息，单位：弧度；

R-地球半径，单位：米；

H_g(t)-构造的“伪GPS”高度信息，单位：米；

t_i-上一次收到GPS同步脉冲的时刻，单位：秒；

t_n-当前时刻，单位：秒；

t-解算时间，函数中的自变量，单位：秒；

V_g(t_i)，P_g(t_i)，H_g(t_i)的获得方法为：

在接收到GPS信息的时刻点，修正“伪GPS信息”；

当惯导在收到GPS同步脉冲后，并且收到GPS定位信息时，对构造的“伪GPS信息”进行修正，公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_g\left(t_i\right)=V_G\left(t_i\right)\\ V_g^h\left(t_i\right)=V_G^h\left(t_i\right)\\ P_g=\left(t_i\right)=P_G\left(t_i\right)\\ H_g\left(t_i\right)=H_G\left(t_i\right)\end{array}\right.$

式中：

V_G(t_i)-此次同步脉冲时刻GPS的水平速度信息；

-此次同步脉冲时刻GPS的垂向速度信息；

P_G(t_i)-此次同步脉冲时刻GPS的位置信息；

H_G(t_i)-此次同步脉冲时刻GPS的高度信息。

本发明的优点：公开了一种不受接收机同步脉冲时机和接收机信息输出频率限制的惯性/GPS信息异步组合方法，在两次GPS信息之间采用经误差修正后的纯惯性增量构造“伪GPS信息”；在收到GPS定位信息时，对构造的“伪GPS信息”进行修正。

不受限于接收机同步脉冲的时机以及接收机信息的输出频率输出高频率的导航基准信息，满足惯性/GPS组合算法对基准信息高频率以及实时性的需求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

以高度为例，本发明的具体实施方式如下：

1.构造“伪GPS高程信息”

组合导航***在导航时间第100s时收到卫星定位***的同步脉冲(同步脉冲周期为1s)，当前构造的“伪GPS高度”H_g(100)为150.5m，“伪GPS垂速”为0.1m，1s内，惯导***加速度计测得的垂向加速度a_ins(t)为0，则，1s内“伪GPS高程信息”的构造量为：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_g^h\left(t\right)=0.1+\underset{100}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{dt}\\ H_g\left(t\right)=150.5+0.1\×(t-100)\end{array}\right.$

2.修正“伪GPS高程信息”

组合导航***在导航时间100.2s时收到GPS高度H_g(100)为148m，GPS垂速为0.01，该信息为卫星定位***发出同步脉冲时的定位信息(导航时间为100s时)。此时，利用该信息对“伪GPS高程信息”进行修正，则，在收到当前卫星定位信息之后，下一次同步脉冲之前，“伪GPS高程信息”的构造量为：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_g^h\left(t\right)=0.1+\underset{100}{\overset{t}{\∫}}0\mathrm{dt}\\ H_g\left(t\right)=148+0.01\×(t-100)\end{array}\right..$

Claims (1)

1.一种基于惯性/GPS信息高频导航基准构造方法，其特征在于：在导航过程中，包含如下步骤：

在没有GPS信息的时刻点，构造“伪GPS信息”；

“伪GPS信息”的构造公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_g\left(t\right)=V_g\left(t_i\right)+\underset{t_i}{\overset{t_n}{\∫}}{a}_{\mathrm{ins}}\left(t\right)\mathrm{dt}\\ V_g^h\left(t\right)=V_g^h\left(t_i\right)+\underset{t_i}{\overset{t_n}{\∫}}{a}_{\mathrm{ins}}^h\left(\mathrm{dt}\right)\\ P_g\left(t\right)=P_g\left(t_i\right)+\underset{t_i}{\overset{t_n}{\∫}}\frac{V_g\left(t\right)}{R}\mathrm{dt}\\ H_g\left(t\right)=H_g\left(t_i\right)+\underset{t_i}{\overset{t_n}{\∫}}{V}_g^h\left(t\right)\mathrm{dt}\end{array}\right.$

式中：

V_g(t)-构造的“伪GPS”水平速度信息，单位：米/秒；

-构造的“伪GPS”垂向速度信息，单位：米/秒；

a_ins-纯惯性水平加速度，单位：米/秒²；

-纯惯性垂向加速度，扣除重力加速度以及哥氏加速度项，单位：米/秒²；

P_g(t)-构造的“伪GPS”水平位置信息，单位：弧度；

R-地球半径，单位：米；

H_g(t)-构造的“伪GPS”高度信息，单位：米；

t_i-上一次收到GPS同步脉冲的时刻，单位：秒；

t_n-当前时刻，单位：秒；

t-解算时间，函数中的自变量，单位：秒；

V_g(t_i)，P_g(t_i)，H_g(t_i)的获得方法为：

在接收到GPS信息的时刻点，修正“伪GPS信息”；

当惯导在收到GPS同步脉冲后，并且收到GPS定位信息时，对构造的“伪GPS信息”进行修正，公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_g\left(t_i\right)=V_G\left(t_i\right)\\ V_g^h\left(t_i\right)=V_G^h\left(t_i\right)\\ P_g\left(t_i\right)=P_G\left(t_i\right)\\ H_g\left(t_i\right)=H_G\left(t_i\right)\end{array}\right.$

式中：

V_G(t_i)-此次同步脉冲时刻GPS的水平速度信息；

-此次同步脉冲时刻GPS的垂向速度信息；

P_G(t_i)-此次同步脉冲时刻GPS的水平位置信息；

H_G(t_i)-此次同步脉冲时刻GPS的高度信息。