[發明專利]一種捷聯慣導解算信號與外部系統時鐘同步方法

有效

• 申請號: 202011528138.0
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112729284B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 粟偉;劉曉東;張銳;顏麗華;朱懷東
• 申請（專利權）人: 重慶華渝電氣集團有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明涉及捷聯慣導技術領域，具體涉及一種捷聯慣導解算信號與外部系統時鐘同步方法，其將慣性儀表信號的采集時刻與外部系統時鐘的同步時刻對齊，并對慣性儀表信號的采集、解算和輸出過程進行時序編排。具體包括：將外部系統時鐘的同步起始時刻定義為零時刻，并作為慣性儀表信號的采集起始時刻；設定慣性儀表信號的采集時段、解算時段和輸出時段；根據外部系統時鐘的同步周期設定解算起始時刻和輸出起始時刻；進行信號采集、解算和輸出，并使得輸出完成時刻處于外部系統時鐘的同步周期之內。本發明中的捷聯慣導解算信號與外部系統時鐘同步方法能夠固定并控制系統信號延時，能夠降低導航定位和姿態解算的誤差，從而能夠提升系統精度。

技術領域

本發明涉及捷聯慣導技術領域，具體涉及一種捷聯慣導解算信號與外部系統時鐘同步方法。

背景技術

慣性導航系統是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統。慣導的基本工作原理是以牛頓力學定律，歐諾測量載體在慣性參考系的加速度，將它對時間進行積分，且把它變換到導航坐標系中，就能得到在導航坐標系中的速度，偏航角和位置等信息。

捷聯慣性導航系統是慣性導航最重要的應用方式之一，捷聯慣性導航系統通常由三只提供角加速度的陀螺、三只提供線加速度的加速度計，以及里程計、高程計、溫度傳感器、衛星接收器等外設組件組成，其經過對慣性元件和外設組件的信息采集和導航解算，從而得到載體實時的姿態、速度和位置信息。捷聯慣性導航系統只有各組件實現多信息的同步采集，才能避免由不同步所造成的導航解算誤差的逐步累積，保證慣導系統的精度指標。為此，公開號為CN109470244A的中國專利公開了《一種基于FPGA的光纖捷聯慣導多信息同步采集系統及方法》，其包括FPGA模塊、陀螺、加速度計、溫度傳感器、北斗接收機、里程計和DSP；FPGA模塊與陀螺相連接；FPGA模塊與加速度計相連接；FPGA模塊與溫度傳感器相連接，用于同步采集溫度數據信號；FPGA模塊與北斗接收機相連接；FPGA模塊與里程計相連接；FPGA模塊與DSP相連接。

上述現有方案中的光纖捷聯慣導多信息同步采集系統及方法，通過提升數據的采集同步性來提高導航解算精度。但是，申請人在實際研究中發現，捷聯慣導系統除了需要保證陀螺儀和加速度計信息的同步之外，還需要提供與外部系統時鐘同時刻的導航解算信號，尤其是載體航姿信號。然而，捷聯慣導系統提供導航解算信息時需要經過慣性儀表信號采集、解算和輸出的過程，使得信號存在延時且延時有可能變化，這不僅會引起導航定位和姿態解算的顯著誤差，甚至導致系統精度超差。因此，申請人想到設計一種捷聯慣導解算信號與外部系統時鐘同步的方法，以固定并控制系統的信號延時。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種能夠固定并控制系統信號延時的捷聯慣導解算信號與外部系統時鐘同步方法，以能夠降低導航定位和姿態解算的誤差，從而能夠提升系統精度。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種捷聯慣導解算信號與外部系統時鐘同步方法，其將慣性儀表信號的采集時刻與外部系統時鐘的同步時刻對齊，并對慣性儀表信號的采集、解算和輸出過程進行時序編排，以使得系統信號延時固定且控制在設置的安全延時閾值以內。

優選的，具體包括如下步驟：

S1：將外部系統時鐘的同步起始時刻定義為零時刻，并作為慣性儀表信號的采集起始時刻T₀；

S2：設定慣性儀表信號的采集時段、解算時段和輸出時段；

S3：根據外部系統時鐘的同步周期設定解算起始時刻T₁和輸出起始時刻T₂；