CN106855633A - 一种同步提取惯性卫星组合量测数据的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于惯性卫星组合导航技术，具体涉及一种同步提取惯性卫星组合量测数据的方法。惯性导航系统和卫星数据接收系统使用统一的时钟信号，采集和接收数据，同时使用该统一时钟信号的同步脉冲序列号对惯性数据和卫星数据进行标志，分别提取同步脉冲序列号相同的数据信息。本发明提出的同步提取惯性卫星组合量测数据的方法，实现了惯性导航与卫星导航系统量测数据的同步提取。惯性导航与卫星导航系统量测数据的同步时间精度由毫秒级提高至微秒级，由于时间精度的提升，同步方式引入的系统误差可以忽略。

Description

一种同步提取惯性卫星组合量测数据的方法
技术领域
本发明属于惯性卫星组合导航技术，具体涉及一种同步提取惯性卫星组合量测数据的方法。
背景技术
惯性卫星组合导航系统是飞机重要的导航信息源，在惯性信息与卫星信息组合过程中，两种信息的量测同步方式引入的误差是系统误差的重要因素。传统的惯性卫星量测同步方式采用秒脉冲同步方式：卫星接收机将卫星整秒时刻的秒脉冲信息(PPS)给惯性计算机进行惯性量测锁定；惯性计算机接收到秒脉冲信息(PPS)时刻通常晚于卫星整秒时刻，具体时间间隔取决于同步机制的设计，这样就引入了惯性量测与卫星量测同步误差可，影响了最终结果的精确度。
发明内容
本发明解决的技术问题为：提供一种高精确度的同步提取惯性卫星组合量测数据的方法。
本发明的技术方案为：惯性导航系统和卫星数据接收系统使用统一的时钟信号，采集和接收数据，同时使用该统一时钟信号的同步脉冲序列号对惯性数据和卫星数据进行标志，分别提取同步脉冲序列号相同的数据信息。
作为本技术方案的一种改进，所述的方法包括如下步骤：
步骤一，将惯性导航系统的采样时钟信号，和与采样时钟信号对应的每周期产生的同步脉冲序列号，发送给卫星接收系统；
步骤二，卫星数据接收系统接收到采样时钟信号时，开始采集数据，并对所有外部输入采样时钟信号进行筛选，选择距离卫星整秒时刻最近的采样时钟信号作为接收系统本次的定位采样时刻，并记录本次定位采样时刻对应的同步脉冲序列号；
步骤三，卫星数据接收系统将本次定位采样时刻对应的同步脉冲序列号、解算的卫星量测信息发送给惯性导航系统；
步骤四，惯性导航系统收到反馈的同步脉冲序列号和卫星量测信息后，记录反馈的同步脉冲序列号；
步骤五，惯性导航系统以记录的同步脉冲序列号为基准，预测下一个定位采样时刻的窗口值，同时采集惯性数据，并记录对应该窗口值的惯性解算量测；
步骤六，惯性导航系统接收到卫星数据接收系统发送的下一次采样时刻对应的同步脉冲序列号和卫星量测信息后，在已保存的窗口值中查找并提取与该同步脉冲序列号对应的惯性解算量测。
本发明的有益效果为：传统惯性卫星量测同步方式，惯性量测与卫星量测同步误差导致的系统误差最大达20ms，最终体现在系统精度中可达：位置误差约16m，速度误差约2m/s。本发明提出的同步提取惯性卫星组合量测数据的方法，实现了惯性导航与卫星导航系统量测数据的同步提取。惯性导航与卫星导航系统量测数据的同步时间精度由毫秒级提高至微秒级，由于时间精度的提升，同步方式引入的系统误差可以忽略。
附图说明
图1---脉冲序列同步方法的时序图。
图2---惯性计算机同步处理流程图。
图3---卫星接收机同步处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本技术方案作进一步详细说明。
惯性导航系统和卫星数据接收系统使用统一的时钟信号，采集和接收数据，同时使用该统一时钟信号的同步脉冲序列号对惯性数据和卫星数据进行标志，分别提取同步脉冲序列号相同的数据信息。
高精度惯性卫星组合量测同步方法具体实现步骤如下：
1.惯性计算机根据采样时钟信号Si(周期脉冲信号)每周期产生同步脉冲序列号IDi，并发送给卫星接收机，这样就建立了同步机制的基准；
2.卫星接收机检测到外部输入采样时钟Si后，采取外部时钟作为卫星量测采样的触发信号进行卫星数据采样和解算；
3.卫星接收机对于所有外部输入采样时钟信号进行筛选，选择到距离卫星整秒时刻(PPS)最近的采样时钟信号作为接收机本次定位采样时刻，并记录本次定位采样时刻对应的IDi。这样卫星整秒时刻和同步脉冲序列号对应的惯性采样时刻时间间隔达到最小；
4.卫星接收机将本次定位采样时刻对应的IDi、本次定位解算的卫星量测信息Lsat发送给惯性计算机；
5.惯性计算机收到反馈的同步脉冲序列号IDi和卫星量测信息Lsat，将反馈的同步脉冲序列号IDi记录为FIDi。这样就记录了首次卫 星整秒时刻对应的同步脉冲序列号；
6.惯性计算机以收到的FIDi为基准，预测下一个卫星定位采样时刻的同步脉冲序列预估值的范围为FIDi+X±Y(根据周期脉冲信号宽度，X、Y置可相应调整)；
7.惯性计算机每采样周期完成惯性元器件的采样和惯性解算，并按照预测的一个卫星定位采样时刻的同步脉冲序列预估值，记录FIDi+X±Y周期的惯性解算量测Lins_i；
8.惯性计算机根据收到的FIDi，在已保存的预测一个卫星定位采样时刻的同步脉冲序列预估值中查找FIDi对应的惯性解算量测Lins；
9.惯性计算机将Lsat与Lins作为一组同步惯性卫星量测值，输入到组合滤波器，进行组合导航的解算和修正。
具体实施例
下面10ms周期脉冲信号为例，对本方法的具体实施步骤进行详细说明。
假设：
(1)采样时钟信号Si周期＝10ms；
(2)首次选择到距离卫星整秒时刻(PPS)的IDi＝2000；
实施步骤是：
1.惯性计算机每10ms周期产生同步脉冲序列号IDi，并发送给卫星接收机；
2.卫星接收机首次选择到距离卫星整秒时刻(PPS)最近的采样时钟信号，本次定位采样时刻收到的同步脉冲序列号IDi＝2000；
3.惯性计算机收到反馈的同步脉冲序列号，记录为FIDi＝IDi＝2000；
4.惯性计算机以收到的FIDi(首次定位采样时刻对应的FIDi＝2000)为基准，预测下一个卫星定位采样时刻的同步脉冲序列预估值的范围为2000+100±3；
5.惯性计算机在2000+100±3周期保存惯性解算量测Lins_i；
6.惯性计算机收到下一个卫星定位采样时刻的同步脉冲序列号IDi＝2101和卫星量测信息Lsat，在已保存的预测下一个卫星定位采样时刻的同步脉冲序列预估值中查找FIDi＝2101对应的惯性解算量测Lins；
7.惯性计算机将Lsat与Lins作为一组同步惯性卫星量测值，输入到组合滤波器，进行组合导航的解算和修正。

Claims (2)

1.一种同步提取惯性卫星组合量测数据的方法，其特征为：惯性导航系统和卫星数据接收系统使用统一的时钟信号，采集和接收数据，同时使用该统一时钟信号的同步脉冲序列号对惯性数据和卫星数据进行标志，分别提取同步脉冲序列号相同的数据信息。
2.根据权利要求1所述的一种同步提取惯性卫星组合量测数据的方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：
步骤一，将惯性导航系统的采样时钟信号，和与采样时钟信号对应的每周期产生的同步脉冲序列号，发送给卫星接收系统；
步骤二，卫星数据接收系统接收到采样时钟信号时，开始采集数据，并对所有外部输入采样时钟信号进行筛选，选择距离卫星整秒时刻最近的采样时钟信号作为接收系统本次的定位采样时刻，并记录本次定位采样时刻对应的同步脉冲序列号；
步骤三，卫星数据接收系统将本次定位采样时刻对应的同步脉冲序列号、解算的卫星量测信息发送给惯性导航系统；
步骤四，惯性导航系统收到反馈的同步脉冲序列号和卫星量测信息后，记录反馈的同步脉冲序列号；
步骤五，惯性导航系统以记录的同步脉冲序列号为基准，预测下一个定位采样时刻的窗口值，同时采集惯性数据，并记录对应该窗口值的惯性解算量测；
步骤六，惯性导航系统接收到卫星数据接收系统发送的下一次采样时刻对应的同步脉冲序列号和卫星量测信息后，在已保存的窗口值中查找并提取与该同步脉冲序列号对应的惯性解算量测。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110986929A (zh) * 2019-11-25 2020-04-10 四川航天系统工程研究所 导航与控制周期不同步的飞行控制方案的软件实现方法
CN111795702A (zh) * 2020-09-09 2020-10-20 蓝箭航天空间科技股份有限公司 惯性测量信息与星光测量信息数据同步方法及系统
CN112729293A (zh) * 2021-03-30 2021-04-30 中国人民解放军国防科技大学 卫星授时三轴飞行模拟转台与被测惯导系统时间同步方法
CN113465593A (zh) * 2021-04-20 2021-10-01 星河动力(北京)空间科技有限公司 火箭飞行导航方法、装置、设备、系统及存储介质
CN113783652A (zh) * 2021-09-13 2021-12-10 广东汇天航空航天科技有限公司 一种组合导航系统的数据同步方法和装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002315595B2 (en) * 2001-06-04 2007-06-07 Novatel Inc. An inertial/GPS navigation system
CN101105401A (zh) * 2007-08-06 2008-01-16 北京航空航天大学 一种sdins/gps组合导航系统时间同步及同步数据提取方法
CN103616710A (zh) * 2013-12-17 2014-03-05 靳文瑞 基于fpga的多传感器组合导航时间同步系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002315595B2 (en) * 2001-06-04 2007-06-07 Novatel Inc. An inertial/GPS navigation system
CN101105401A (zh) * 2007-08-06 2008-01-16 北京航空航天大学 一种sdins/gps组合导航系统时间同步及同步数据提取方法
CN103616710A (zh) * 2013-12-17 2014-03-05 靳文瑞 基于fpga的多传感器组合导航时间同步系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李倩等: "GPS/INS 组合导航系统时间同步系统设计", 《传感技术学报》 *
游文虎等: "INS/GPS 组合导航系统的数据同步技术研究", 《中国惯性技术学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110986929A (zh) * 2019-11-25 2020-04-10 四川航天系统工程研究所 导航与控制周期不同步的飞行控制方案的软件实现方法
CN111795702A (zh) * 2020-09-09 2020-10-20 蓝箭航天空间科技股份有限公司 惯性测量信息与星光测量信息数据同步方法及系统
CN113916216A (zh) * 2020-09-09 2022-01-11 蓝箭航天空间科技股份有限公司 惯性测量信息与星光测量信息数据同步方法及系统
CN113916216B (zh) * 2020-09-09 2022-07-22 蓝箭航天空间科技股份有限公司 惯性测量信息与星光测量信息数据同步方法及系统
CN112729293A (zh) * 2021-03-30 2021-04-30 中国人民解放军国防科技大学 卫星授时三轴飞行模拟转台与被测惯导系统时间同步方法
CN113465593A (zh) * 2021-04-20 2021-10-01 星河动力(北京)空间科技有限公司 火箭飞行导航方法、装置、设备、系统及存储介质
CN113465593B (zh) * 2021-04-20 2022-01-25 星河动力(北京)空间科技有限公司 火箭飞行导航方法、装置、设备、系统及存储介质
CN113783652A (zh) * 2021-09-13 2021-12-10 广东汇天航空航天科技有限公司 一种组合导航系统的数据同步方法和装置

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