[發明專利]基于衛星PPS的GPS/INS組合導航系統時鐘誤差修正方法

有效

• 申請號: 201310519966.1
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103576178A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 王寧;何杰;張偉彬;趙振涌;汪輝;李婷婷
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01S19/49
• 分類號: G01S19/49;G01C25/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 包海燕

技術領域

本發明屬于組合導航技術領域，具體涉及一種基于衛星PPS的GPS/INS組合導航系統時鐘誤差修正方法。

背景技術

GPS衛星接收機是接收全球定位系統衛星信號并確定地面空間位置以及接收GPS衛星提供的高精度（原子鐘等級）時間標準進行授時的儀器。衛星PPS信號為同步秒脈沖信號，常用其上升沿時刻來指示整秒時刻以及對應的國際協調時間UTC。GPS系統能夠實時提供高精度的三維位置、三維速度及時間等導航信息，在諸多領域應用日益廣泛，但GPS接收機高動態條件下，衛星信號容易失鎖，動態適應能力較差，而且易受人為與非人為干擾、外界信號遮擋等環境影響。

INS慣性導航系統通過慣性傳感器加速度計以及陀螺儀測量出系統加速度以及角速度來確定系統位置信息的一種導航系統。INS慣性導航系統在初始對準后完全處于自主狀態，可消除外界環境的影響，但存在陀螺儀和加速度計誤差和重力場模型誤差，而使得給出位置中的誤差隨時間增長。

GPS／INS組合導航系統保持了INS慣性導航系統的自主性、隱蔽性及信息全面、頻帶寬等特有優點，又克服了其導航誤差隨時間累積的缺點，特別是當運載體在高動態環境下，也能獲得較高的導航定位精度。

常見GPS／INS組合導航系統，由于GPS和INS各自內部時鐘頻率標準不同，以及各自時鐘的穩定度以及準確度不同，如何使GPS和INS時間同步以獲得高精度的導航定位數據，是本領域亟需解決的問題。

一般情況下，GPS接收機的數據更新頻率為1～10Hz，INS的數據更新頻率則可達到l00Hz以上，INS系統的頻標準確性以及穩定性大概在1ppm量級，其1s定時誤差在1us左右。在往常的系統設計中僅僅把GPS與INS時鐘同步到INS更新周期內（如5ms），而未進一步提高同步精度，同時也未考慮INS系統頻標準確性以及穩定性，難以實現高精度導航。

發明內容

本發明需要解決的技術問題為：現有技術中的GPS/INS組合導航系統存在時鐘誤差，難以實現高精度導航。

本發明的技術方案如下所述：

一種基于衛星PPS的GPS/INS組合導航系統時鐘誤差修正方法，包括以下步驟：

步驟1

對INS溫度補償石英晶體振蕩器的CLKINS時鐘信號進行計數，每接收到a個INS的CLKINS時鐘信號，產生一個SAM信號，即SAM信號的周期為a個CLKINS時鐘信號周期；

步驟2

在CLKINS時鐘信號下檢測PPS信號與SAM信號的時間間隔：PPS信號到來時刻開始對CLKINS時鐘信號計數，與上述PPS信號最近的SAM信號到來時刻結束對CLKINS時鐘信號計數；對先后相繼到來的兩個PPS信號進行檢測，上述時間間隔依次為N1、N2；

步驟3

對先后相繼到來的兩個PPS信號間的SAM信號計數，當計數結果為M時進行步驟4，

步驟4

當計數結果到達M時，下一個SAM信號的周期為b個CLKINS時鐘信號周期，b=a-（N2-N1）；在這個被修正周期的SAM信號之后產生的SAM信號周期仍為a個CLKINS時鐘信號周期；之后，返回步驟2，實現持續側時鐘誤差修正。

作為優選方案，a=5000，M=200。

本發明的有益效果為：

本發明的一種基于衛星PPS的GPS/INS組合導航系統時鐘誤差修正方法，利用GPS（原子鐘等級）時鐘修正INS系統時鐘，將INS時間的的短期穩定度和GPS時間的長期穩定度結合起來，使組合系統獲得較高的導航定位精度。

附圖說明

圖1為本發明的一種基于衛星PPS的GPS/INS組合導航系統時鐘誤差修正方法流程示意圖；

圖2為PPS補償導航系統時間誤差時序圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的一種基于衛星PPS的GPS/INS組合導航系統時鐘誤差修正方法進行詳細說明。

如圖1所示，本發明的一種基于衛星PPS的GPS/INS組合導航系統時鐘誤差修正方法，包括以下步驟：

步驟1

采用計數器T1對INS溫度補償石英晶體振蕩器的CLKINS時鐘信號進行DIV計數，每接收到a個INS的CLKINS時鐘信號，計數器T1產生一個SAM信號，即SAM信號的周期為a個CLKINS時鐘信號周期。

步驟2