GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法技术

本发明专利技术提出一种GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法，包括：步骤1，根据INS辅助跟踪环的原理结构构建拉氏域的INS辅助跟踪环数学模型；步骤2，根据INS辅助跟踪环数学模型，建立INS辅助延迟与环路跟踪误差间的误差传递模型；步骤3，将误差传递模型变换至时域，采用瞬态响应分析法模拟INS辅助跟踪环在动态激励信号下，INS辅助延迟带来的环路跟踪误差的变化。本发明专利技术可用于种评估辅助信息延迟误差对INS辅助GNSS跟踪环性能的影响，从而用于指导GNSS/INS深组合系统研制时的实时性设计及跟踪环优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于GNSS/INS深组合系统实时评估的
，尤其涉及一种GNSS/INS 深组合中辅助信息延迟影响的评估方法。
技术介绍
GNSS/INS组合导航技术利用GNSS(全球卫星导航系统）和INS(惯性导航系统） 二者的优势互补特性，对系统的连续性和完好性有很大的提高，在导航和定位领域应用十 分广泛。根据信息融合深度的不同，GNSS/INS组合导航技术分为松组合、紧组合和深组合。 松组合和紧组合均是GNSS与INS在数据处理层面上的融合，且主要是GNSS辅助INS。与 松组合、紧组合相比，深组合是GNSS与INS在信号处理层面上的信息融合，利用INS的动态 特点辅助GNSS接收机信号跟踪环路，使得载体动态对GNSS接收机的影响明显减小，增强了 GNSS接收机的动态捕获和跟踪性能。 GNSS/INS组合导航的性能不仅受到GNSS和INS自身误差带来的影响，同时受到 组合时两类信息不同步的影响。松组合系统和紧组合系统的研宄均表明：如果頂U(惯性测 量单元）数据和GNSS数据在组合滤波器处理时时间不同步，则组合导航的性能将恶化。在 GNSS/INS深组合系统中，除了组合滤波器外，深组合跟踪环也受到辅助信息延迟的影响。然 而，研宄人员大多在软件平台上通过数据后处理来实现GNSS/INS深组合，没有考虑INS辅 助延迟误差的影响，以至于还没有评估辅助信息延迟对INS辅助的GNSS跟踪环的影响的方 法，更没有文献指出INS辅助的GNSS跟踪环路可接受的最大辅助延迟时间。 不同的应用需求，即使是相同的辅助信息延迟时间，对GNSS/INS深组合系统跟踪 环性能恶化程度也不相同。对辅助信息延迟要求很严格的应用，比如高动态场景，需要以提 高系统硬件成本为代价，减小惯性辅助延迟时间；而在辅助信息延迟影响不显著的场景，比 如车载导航，则可以在满足辅助信息延迟要求的前提下，降低硬件设计成本。研制GNSS/INS 深组合系统时，需要有一种评估INS辅助延迟对跟踪环影响的方法，用于分析GNSS/INS深 组合系统能够接受的最大辅助信息延迟时间，从而有利于折衷考虑系统硬件设计成本和系 统性能。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种GNSS/INS深组合中辅助信息延迟 影响的评估方法，该方法可评估INS辅助GNSS跟踪环的辅助信息延迟影响，从而可指导 GNSS/INS深组合系统的跟踪环设计。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案： GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法，包括： 步骤1，根据INS辅助跟踪环的原理结构构建拉氏域的INS辅助跟踪环数学模型； 步骤2,根据INS辅助跟踪环数学模型，建立INS辅助延迟与环路跟踪误差间的误 差传递模型，本步骤进一步包括： 2. 1从INS辅助跟踪环数学模型中分离出INS辅助延迟与环路跟踪误差间的关系 结构图，并获得INS辅助延迟与NCO输出信号的函数关系； 2. 2基于INS辅助延迟与NCO输出信号的函数关系，获得INS辅助延迟与环路跟踪 误差间的数学关系，即误差传递模型； 步骤3,将误差传递模型变换至时域，采用瞬态响应分析法模拟INS辅助跟踪环在 动态激励信号下，INS辅助延迟带来的环路跟踪误差的变化。 子步骤2. 1中所述的INS辅助延迟与NCO输出信号的函数关系如下：【主权项】1. 一种GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法，其特征是，包括步骤： 步骤1，根据INS辅助跟踪环的原理结构构建拉氏域的INS辅助跟踪环数学模型； 步骤2,根据INS辅助跟踪环数学模型，建立INS辅助延迟与环路跟踪误差间的误差传 递模型，本步骤进一步包括： 2. 1从INS辅助跟踪环数学模型中分离出INS辅助延迟与环路跟踪误差间的关系结构 图，并获得INS辅助延迟与NCO输出信号的函数关系； 2. 2基于INS辅助延迟与NCO输出信号的函数关系，获得INS辅助延迟与环路跟踪误差 间的数学关系，即误差传递模型； 步骤3,将误差传递模型变换至时域，采用瞬态响应分析法模拟INS辅助跟踪环在动态 激励信号下，INS辅助延迟带来的环路跟踪误差的变化。2. 如权利要求1所述的GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法，其特征是： 子步骤2. 1中所述的INS辅助延迟与NCO输出信号的函数关系如下： ((Oi(S)!!?.V *e Λ?") + (^,.(.v) -eu(s))K,,Ko * F(s))*- = O11(S) S 其中，表示INS辅助延迟，0。(8)表示NCO输出信号，Gi(S)表示跟踪环输入信号， s表示拉氏域，Kd表示鉴别器增益，K。表示NCO控制增益，F (s)表示环路滤波器的系统函数， -表不NCO数学模型。 ?3. 如权利要求1所述的GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法，其特征是： 子步骤2. 2中所述的误差传递模型如下：其中，δ Θ (s)表示环路跟踪误差，表示INS辅助延迟，Qi(S)表示跟踪环输入信 号，H(S)表示跟踪环数学模型的系统函数，Kd表示鉴别器增益，K。表示NCO控制增益，F(S) 表示环路滤波器的系统函数，s表示拉氏域。4. 如权利要求1所述的GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法，其特征是： 步骤3进一步包括： 3. 1采用拉普拉斯反变换将误差传递模型变换至时域，得到INS辅助延迟和环路跟踪 误差间的时域数学模型； 3. 2在动态激励信号下分析时域数学模型，获得与环路跟踪误差相关的参数，记为相关 参数； 3. 3基于时域数学模型，在动态激励信号下，采用瞬态响应分析法模拟环路跟踪误差随 相关参数的变化规律，并获得最大环路跟踪误差。5. 如权利要求4所述的GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法，其特征是： 所述的相关参数为INS辅助延迟时间、运动载体加速度和环路带宽。6. 如权利要求4所述的GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法，其特征是： 子步骤3. 3具体为： 取一相关参数为自变量相关参数，固定其他相关参数值，基于时域数学模型，在动态激 励信号下，采用瞬态响应分析法模拟环路跟踪误差随自变量相关参数的变化规律，并获得 自变量相关参数在各不同取值下的最大环路跟踪误差。【专利摘要】本专利技术提出一种GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法，包括：步骤1，根据INS辅助跟踪环的原理结构构建拉氏域的INS辅助跟踪环数学模型；步骤2，根据INS辅助跟踪环数学模型，建立INS辅助延迟与环路跟踪误差间的误差传递模型；步骤3，将误差传递模型变换至时域，采用瞬态响应分析法模拟INS辅助跟踪环在动态激励信号下，INS辅助延迟带来的环路跟踪误差的变化。本专利技术可用于种评估辅助信息延迟误差对INS辅助GNSS跟踪环性能的影响，从而用于指导GNSS/INS深组合系统研制时的实时性设计及跟踪环优化。【IPC分类】G01S19-23【公开号】CN104833987【申请号】CN201510255837【专利技术人】张提升, 章红平, 张鹏辉, 班亚龙, 牛小骥 【申请人】武汉大学【公开日】2015年8月12日【申请日】2015年5月19日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GNSS/INS深组合中辅助信息延迟影响的评估方法，其特征是，包括步骤：步骤1，根据INS辅助跟踪环的原理结构构建拉氏域的INS辅助跟踪环数学模型；步骤2，根据INS辅助跟踪环数学模型，建立INS辅助延迟与环路跟踪误差间的误差传递模型，本步骤进一步包括：2.1从INS辅助跟踪环数学模型中分离出INS辅助延迟与环路跟踪误差间的关系结构图，并获得INS辅助延迟与NCO输出信号的函数关系；2.2基于INS辅助延迟与NCO输出信号的函数关系，获得INS辅助延迟与环路跟踪误差间的数学关系，即误差传递模型；步骤3，将误差传递模型变换至时域，采用瞬态响应分析法模拟INS辅助跟踪环在动态激励信号下，INS辅助延迟带来的环路跟踪误差的变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张提升，章红平，张鹏辉，班亚龙，牛小骥，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42