载波相位测量技术在GPSINS中应用的研究

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1、摘要GPS/INS是当前公认的一种优秀导航系统，它结合了GPS的高精度和惯导系统的自主性等优点，可实现低成本、高精度、高可靠性导航定位，被广泛应用于各种领域的导航系统中。GPS测量定位可采用两种常见的观测量:伪随机码观测量和载波相位观测量。由于美国GPS政策的限制，大多数用户只能应用C/A码进行定位，在SA干扰的情况下，其导航定位的精度大约为loom左右。采用差分相对定位可以一定程度上提高导航精度，但仍难以得到高精度定位的要求。相位测量技术在大地测量等精密测量领域已获得广泛应用和研究，其定位精度可得到cm级。但是，载波相位观测技术在动态导航中应用才刚刚开始。随着

2、初始整周模糊度的快速解算这一关键技术的成功解决，国外已有把载波相位应用于GPS/INS动态导航系统中的尝试，并获得较好的导航定位效果。本文探讨将双差载波相位应用于GPS/INS动态导航系统中，使用一种基于最小二乘原理的快速搜索解法来快速求定初始整周模糊度，而后利用SINS信息辅助GPS以提高其动态跟踪能力，并用SINS信息去检测和修复周跳，较为理想地解决了GPS载波相位定位中的周跳问题。卡尔曼滤波器是组合导航中数据融合较为有效的一种工具。由于集中卡尔曼滤波的计算量大，且容错性差，本文采用了分布式Kalman滤波器。可以设计GPS子滤波器，将其预先解算的导航信息作

3、为校正量;而把SINS作为主滤波器，综合SINS观测信息和GPS的解算结果，估算出载体的定位误差信息。文中给出了SINS/GPS的误差模型，并引入一种改进的Sage-Husa算法，仿真研究显示该算法能较好克服误差模型的不精确性的影响，可获得较为理想的滤波效果。关键词GPS/INS，载波相位，数据融合，卡尔曼滤波，自适应算法一一一一一一一一止竺裂乏玺缨鉴些AbstractTheintegratedglobalpositioningsystem(GPS)/inertialnavigationsystem(INS)hasbeenconsideredasagoodway

4、forguidanceandpositioning.Sinceithasadvantagesofautonomouscharacter,continuity,reliabilityandhighprecisionofthetwotypesofsystems,soitcanprovideacost-efective,accurateandreliablenavigationaidforcivilandmilitaryuseandhasadoptedinmanynavigationsystems.ThetwobasicoutputsofaGPSreceiverare

5、pseudo-rangeandcarrierphase.BecauseofthelimitationoftheUSA'sGPSpolicy,C/Acode(coarse/acquisitioncode)canbeoferedforthemajorityofcivilusetopositionandnavigate.UndertheinfluenceofSA(selectiveavailability),thehorizontalaccuracyofGPScanattainto100m.Althoughitsprecisioncanbeimprovedtoafew

6、meterswithdiferentialGPS(DGPS),itcan'tmeetdemandsforhighprecisepositioning.StandalonediferentialcarrierphaseGPSpositioninghasbeendemonstratedtoachievecentimeterlevelaccuracy,andhasbeenappliedtostaticprecisepositioningsuchasgeodeticsurveying.ButthestudyofcarrierphaseGPS-aidedINSindyna

7、micnavigationsystemsisjustanewbeginning.Asmanyintegerambiguitysearchtechniqueshavebeenproposed,foreignresearchorganizationcanapplyphasetrackingtechniquetointegratedGPS/INSsystems,andcangetidealnavigatingandpositioning.Inthispaper,aGPS/INSintegrationtechniqueutilizingdiferencedGPScarr

8、ierphasemeas