[發明專利]GNSS/INS超緊組合導航系統的性能評估系統及方法

有效

• 申請號: 201210406088.8
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN103777218A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 劉偉;袁洪;鞏應奎;黃明明;楊光;劉婷;來奇峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01S19/49
• 分類號: G01S19/49
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于組合導航技術領域，涉及一種對GNSS/INS(Global?Navigation?Satellite?System/Inertial?Navigation?System)超緊組合導航系統的性能參數進行評估的系統。

背景技術

全球導航衛星系統(GNSS)是基于衛星的導航系統，可提供高精度的定位、測速和授時數據，具有全天候、全球覆蓋和誤差無積累等優點，在軍事和民用中有著廣泛的應用，但是其精度受外界影響較大，比如多徑、遮擋、外界電磁干擾等。慣性導航系統(INS)是一種完全自主的導航系統，可以連續、實時地輸出載體的位置、速度和姿態信息，具有短時精度高、隱蔽性好、不受氣候等條件限制等優點，廣泛應用于航空、航天、航海等領域，但是其具有誤差隨時間累積的缺點。GNSS和INS在性能上具有很強的互補性，將兩者組合不僅可以充分發揮各自的優勢，而且隨著組合程度的加深，GNSS/INS組合系統的總體性能要優于各自獨立系統。

按照組合深度的不同，GNSS/INS組合模式可以分為松組合、緊組合和超緊組合。松組合和緊組合主要利用GPS輸出的位置、速度、偽距和偽距率等信息來輔助INS，以提高組合系統的位置、速度和姿態精度，目前這兩種組合模式應用已較為廣泛。超緊組合則將重心適當集中在GNSS接收機部分，將GNSS接收機的跟蹤環路和SINS的位置、速度信息進行融合，使其具備輔助GNSS接收機重捕獲和高動態(殲擊機、導彈)、弱信號(都市峽谷)等條件下的環路跟蹤能力，超緊組合模式已經成為GNSS/INS組合導航系統的新一代設計模式。

GNSS/INS超緊組合導航系統屬于組合導航領域的技術前沿，超緊組合算法尚不成熟，隨著對超緊組合算法研究的不斷深入，對超緊組合算法進行性能評估的要求也日益迫切。超緊組合導航系統主要解決的是高動態、弱信號等條件下的GNSS接收機環路跟蹤問題，如果采用傳統組合導航系統跑車或試飛試驗的測試手段，因為設備的限制，沒有辦法實現高加速度和加加速度，且成本高，對于高空中運行載體，也沒有精度高于衛星導航的其它導航方法對超緊組合性能進行測試評估。為此，如何對超緊組合算法實現靈活、低成本的測試驗證與性能評估就顯得非常重要。

目前，對超緊組合性能評估系統的要求主要體現在：

1)超緊組合算法設計靈活，容易實現算法的快速調整和驗證。

2)測試環境設計靈活，容易實現高動態、弱信號的測試環境。

3)能夠存儲跟蹤過程數據，方便實現傳統接收機與超緊組合接收機跟蹤性能的評估。

4)能夠實現并存儲多種導航結果，方便實現超緊組合與真實軌跡、純慣導、傳統接收機、松組合、緊組合導航性能的評估。

5)成本低，無需先期投入大量的財力、物力。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明所要解決的技術問題是，針對當前超緊組合算法尚不成熟，構建高動態和弱信號的測試環境成本昂貴且難以滿足要求的現狀，提出一種對超緊組合算法實現靈活、低成本的測試驗證與性能評估系統和方法。

(二)技術方案

本發明提出一種GNSS/INS超緊組合導航系統性能評估系統，由GNSS/INS超緊組合算法實現部分和性能評估兩部分組成，所述GNSS/INS超緊組合算法實現部分包括軌跡生成模塊、數字中頻模塊、傳統接收機模塊、慣導解算模塊和GNSS/INS超緊組合解算模塊，性能評估部分包括導航性能評估模塊和跟蹤性能評估模塊，其中，

所述軌跡生成模塊用于產生用戶期望的飛行軌跡數據和飛行軌跡上的慣性測量數據，并將該慣性測量數據輸出給慣導解算模塊；

所述數字中頻模塊用于根據飛行軌跡數據生成GNSS中頻數據，并將其輸出給傳統接收機模塊和GNSS/INS超緊組合解算模塊；

所述傳統接收機模塊用于根據所述GNSS中頻數據，對載波環和碼環進行捕獲跟蹤，并進行衛星導航解算，將衛星導航解算結果輸出給導航性能評估模塊，將載波環和碼環的捕獲跟蹤結果輸出給跟蹤性能評估模塊；

所述慣導解算模塊根據所述軌跡生成模塊輸出的慣性測量數據進行慣性導航解算，并將慣導解算結果輸出給導航性能評估模塊；

所述GNSS/INS超緊組合解算模塊用于根據所述軌跡生成模塊輸出的慣性測量數據和所述數字中頻模塊生成的GNSS中頻數據進行超緊組合解算，將超緊組合解算結果和慣性輔助跟蹤結果分別輸出給所述導航性能評估模塊和跟蹤性能評估模塊；