GPS中频信号和IMU信号模拟及验证

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1、2013年11月第39卷第11期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsNovember2013V01.39No.11GPS中频信号和IMU信号模拟及验证王可东胡正侯绍东(北京航空航天大学宇航学院,北京100191)摘要:为了研究GPS/INS(InertialNavigationSystem)组合导航方案和算法,设计了一种GPS中频信号和IMU(InertialMeasurementUnit)信号的软件模拟器.首先建立了载体的运动模型,然后介绍

2、了信号的仿真方法.根据载体的运动产生IMU信号,载体的典型运动包括平飞运动、横滚运动、俯仰运动和偏航运动.建立了典型的干扰模型,包括欺骗式干扰和压制式干扰(窄带干扰、宽带干扰、连续波干扰和锯齿调频连续波干扰等4种),实现了干扰环境下的场景模拟.GPS/INS组合导航软件接收机对模拟器输出的数据进行解算,结果表明:信号的仿真算法是正确的,模拟器可以为组合导航接收机提供有效的中频信号和IMU信号.关键词:卫星导航;惯性测量单元;GPS;组合导航中图分类号:TN967.2文献标识码:A文章编号:1001-5965(2013)11—1525

3、-04SimulatedGPSIFandIMUsignalsandverificationWangKedongHuZhengHouShaodong(SchoolofAstronautics,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100191,China)Abstract:AsoftwaresimulatortosimulateGPSIFsignalandinertialmeasurementunit(IMU)signalwasdevelopedfortheresea

4、rchontheGPS/INSintegrationalgorithm.Thevehicletrajectorywasmodeledinkine—matics.Themethodtosimulatethesignalwasputforward.TheIMUsignalwasmodeledbasedonthetypicalvehiclemotions,suchasthelevelmotion,therolling,thepitching,andtheyawing.Thetypicalinterferencesignals,includ

5、ingthespoofingsignalandtheblockingsignal(thenarrow·bandnoiseinterference,thewide—bandnoiseinterference,thecontinuous—waveinterference,andthesawtoothfrequencymodulatedcontinuouswaveinterference),weremodeledandgeneratedtosimulatetheinterferencescenarios.Thedatageneratedb

6、ythesimulatorwerecalculatedbytheGPS/INSintegrationalgorithm.TheresultsprovethatthealgorithmofthesignalsimulationiscorrectandtheIFsignalandIMUsignalprovidedbythesimulatorareeffectiveprelimina—rily.Keywords:glabalnavigationsatellitesystem(GNSS);inertialmeasurementunit(IM

7、U);GPS;inte.gratednavigation由于GPS与惯性导航系统(INS,InertialNay.igationSystem)之间有很强的互补性,二者的组合在提高导航精度的同时,极大地提高了导航系统的可靠性⋯.按照组合信息的利用程度,组合系统又分为松组合、紧组合和超紧组合或深组合¨。。,松组合和紧组合研究成果已经在实际中得到了应用,目前的研究重点是超紧组合.在研究组合导航的过程中,为了验证组合方案和算法的性能,有必要进行仿真和/或实际实验,由于实际实验场景构建复杂、成本高和不方便”],在研究过程中往往更多是依赖仿真实

8、验.但是,商用信号模拟器主要存在如下问题:①成本高哺’7].Spirent这类模拟器都百万元计,国内的也是要30万元左右1个频点;②功能有限M一。.目前的模拟器只有收稿日期:2012—12-19;网络出版时闻:2013-10.1016

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