差分gpssins超紧组合在线标定与误差补偿方案设计

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1、差分GPSSINS超紧组合在线标定与误差补偿方案设计摘要：为了进一步提高GPS/SINS超紧组合系统的导航和误差标定精度，设计了一种基于载波相位差分的GPS/SINS超紧组合导航系统方案。一方面，超紧组合通过SINS对GPS跟踪环路的辅助，可以降低载波环路噪声带宽,减小码相关间隔，提高载波环和码环的跟踪精度；另一方面，载波相位提供高精度量测信息作为组合导航观测量，能够准确标定和补偿IMU常值误差，进一步提高了组合系统的导航精度。关键词：捷联惯性导航系统；全球定位系统；载波相位差分；在线标定；误差补偿中图分类号：V249.32+8文献标识码：a文章编号：1673-5048(2016)05-00

2、18-07Abstract：InordertofurtherimprovethenavigationaccuracyanderrorcalibrationaccuracyoftheGPS/SINSultratightintegratedsystem,aschemeforGPS/SINSultratightintegratednavigationsystembasedoncarrierphasedifferenceisproposed.Ontheonehand，byaidingGPStrackingloopwiththeSINS,thecarrierloopnoisebandwidthandt

3、hecodecorrelatorspacingarereduced,thetrackingprecisionofcarrierringandcodeloopareimproved.Ontheotherhand,thehighprecisionmeasurementinformationisprovidedasintegratednavigationmeasurementbycarrierphase,whichcanaccuratelycalibrateandcompensatetheIMUerror.ThenavigationaccuracyofGPS/SINSultratightinteg

4、ratedsystemisimprovedfurther.Keywords：SINS；GPS；carrierphasedifferenee；onlinecalibration；errorcompensation0引言SINS和GPS的误差特性具有较强的互补性，GPS/SINS组合导航系统集中了两者的优点［1］。该组合导航系统根据组合深度和信息融合方式的不同可以分为松组合、紧组合和超紧组合。超紧组合模式通过SINS对跟踪环路的辅助能够有效消除信号中的动态，提高接收机在高动态环境下载波跟踪性能，同时还可以压缩环路带宽，有效增强接收机抗干扰性能，进一步提高组合系统导航精度和性能。因此，超紧组合模式

5、成为GPS/SINS组合导航系统的最新研究方向。提高外观测量的精度是提高组合系统导航精度和误差标定精度的有效途径,为了在超紧组合模式的基础上进一步提高组合系统的导航和误差标定精度，本文设计了一种基于载波相位差分的GPS/SINS超紧组合导航系统方案。采用高精度的差分GPS信息作为观测量，通过组合导航系统对SINS进行误差在线标定与补偿，能够准确标定和补偿IMU常值误差，进一步提咼组合系统的导航精度。1差分GPS/SINS超紧组合系统方案设计GPS/SINS组合导航系统通常采用Kalman滤波作为信息融合方式，系统状态估计的精度与模型准确性和外观测量精度有关，为提咼GPS/SINS超紧组合导航

6、系统的精度，设计了一种采用载波相位差分高精度观测量的GPS/SINS超紧组合系统方案，系统结构如图1所示。超紧组合系统通过引入SINS对GPS跟踪环路的辅助，减小了载波环的动态跟踪范围，降低了载波环路噪声带宽，跟踪环路内部采用载波环辅助码环的方法以消除码环的动态，减小码相关间隔,提咼了载波环和码环的跟踪精度；信号的高精度跟踪为载波相位作观测量提供了保证，载波相位平滑伪距和载波相位时间差分速度作为组合导航滤波器的观测信息，使得量测噪声减小，进而提高组合导航精度。高精度的载波相位时间差分速率和载波相位平滑伪距作为观测量，可提高组合滤波器对SINS速度误差的估计效果,而两者量测更新频率不同，且噪声

7、差异明显，为避免在组合导航过程中，载波相位时间差分速度的高精度被伪距的高噪声掩盖，兼顾两者不同的信息更新速率，将两部分观测量分离，借鉴联邦滤波的思想进行组合导航，以隔离两种观测量的量测噪声，发挥外观测量的高精度优势。2差分GPS/SINS超紧组合系统模型建立2.1载波相位观测模型的建立航空兵器2016年第5期葛俊等：差分GPS/SINS超紧组合在线标定与误差补偿方案设计伪距在过去一直被视为GPS接收机最主要的