【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星导航，具体涉及一种惯导辅助卫星导航的天基测量装置。
技术介绍
1、全球卫星导航系统能够全天候实时提供位置、速度及时间信息，已成为飞行器上不可或缺的导航信息来源。飞行器在飞行过程中具有复杂的动态特性，其导航系统需要满足高动态、高精度、高可靠性的要求，同时在飞行试验过程中对飞行轨迹的高精度测量也有迫切需求。现有的定位定速方法无法在高动态、大过载等恶劣环境下实现高精度、连续稳定的导航。需要研究适应于复杂环境的高精度测量装置。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种惯导辅助卫星导航的天基测量装置，旨在解决高动态、大过载等恶劣环境下的高精度、连续稳定的定位测速问题，提升天基测量系统测量精度，为面向武器和运载火箭平台的天基测量终端提供示范。
2、本专利技术第一方面提出一种惯导辅助卫星导航的天基测量装置，所述装置包括：
3、导航测量分系统、电源接口模块以及通信接口模块；
4、所述电源接口模块接收外部电信号，向所述导航测量分系统提供电能；
5、所述通信接口模块与外部平台进行双向通信，向所述导航测量分系统提供外部平台的定位解算信息和原始测量信息，以及向外部平台提供所述导航测量分系统的导航结果；
6、所述导航测量分系统获取卫星的gnss卫星信号、mems惯导数据以及外部平台提供的定位解算信息和原始测量信息，进行组合导航滤波和数据融合，得到飞行器的定位信息。
7、根据本专利技术第一方面的装置，所述导航测量分系统包括g
8、所述射频接收单元包括射频前端、基带相关器及捕获模块；所述射频前端将所述gnss双频天线接收到的双频gnss卫星信号转化为数字中频信号，所述捕获模块获取所述数字中频信号，基于所述数字中频信号确定码相位和载波相位，并将所述码相位和载波相位发送给所述组合导航模块；所述基带相关器获取所述数字中频信号；
9、所述组合导航模块包括码和载波数控振荡器、码跟踪环路、载波跟踪环路、因子图伪距融合处理模块、因子图伪距率融合处理模块、伪距和伪距率预估器及组合导航滤波器；其中：
10、所述gnss双频天线接收gnss卫星信号，所述gnss卫星信号为双频gnss卫星信号；所述gnss卫星信号通过射频前端转化为数字中频信号；
11、所述捕获模块将所述数字中频信号发送给码和载波数控振荡器；所述码和载波数控振荡器基于输入确定码相位和载波相位，基于所述码相位和载波相位生成本地卫星信号；
12、基带相关器对本地卫星信号与接收到的数字中频信号进行处理得到正交振幅分量和同相振幅分量，将正交振幅分量记为i值，将同相振幅分量记为q值；
13、将i值输入码跟踪环路，得到伪距数据，所述伪距数据包括伪距、码跟踪误差及码环路载噪比，将q值输入载波跟踪环路得到伪距率数据，所述伪距率数据包括伪距率、载波跟踪误差及载波环路载噪比；将所述伪距数据和伪距率数据输入所述组合导航滤波器；所述伪距和伪距率预估器修正伪距的电离层误差和对流层误差，并将修正后的伪距输入所述组合导航滤波器；
14、所述组合导航滤波器接收所述mems惯导模块对飞行器进行惯导解算得到的惯导解算结果，基于所述修正后的伪距、所述伪距率数据及惯导解算结果进行组合滤波，得到飞行器的定位信息；所述mems惯导模块中的惯导解算和组合滤波模块输出滤波后的伪距和伪距率；
15、所述伪距和伪距率预估器基于滤波后的伪距和伪距率获得伪距估计值和伪距率估计值，所述因子图伪距融合处理模块将所述伪距估计值与所述码跟踪环路输出的伪距数据进行因子图融合处理，得到第一融合结果；所述因子图伪距率融合处理模块将所述伪距率估计值与所述载波跟踪环路输出的伪距率数据进行因子图融合处理，得到第二融合结果；将所述第一融合结果及所述第二融合结果输入所述码和载波数控振荡器；
16、所述mems惯导模块包括惯性测量装置及惯导解算和组合滤波模块；
17、所述惯性测量装置用于获取飞行器的加速度信息和角速度信息；
18、所述惯导解算和组合滤波模块输出滤波后的伪距和伪距率，将所述滤波后的伪距和伪距率输入所述组合导航滤波器。
19、根据本专利技术第一方面的装置，所述伪距和伪距率预估器修正伪距的电离层误差和对流层误差，其中：修正后的电离层误差为：
20、
21、其中，为电离层延时校正后的测量值，即修正后的电离层误差，为载波l1的频率，为载波l2的频率，为载波l1的伪距测量值，为载波l2的伪距测量值。
22、根据本专利技术第一方面的装置，修正后的对流层误差为：
23、
24、其中，，，分别表示修正后的对流层误差、干延迟、湿延迟，和是映射函数。
25、根据本专利技术第一方面的装置，使用卡尔曼滤波器进行因子图融合处理，进行融合的状态方程为：
26、
27、其中，是k时刻的预测的状态向量，是k时刻的预测误差协方差矩阵，是状态转移矩阵，是k-1时刻的预测状态向量，是k-1时刻的预测误差协方差矩阵，是控制输入矩阵，是控制输入向量，是过程噪声协方差矩阵，是转置。
28、根据本专利技术第一方面的装置，进行融合的状态更新公式为：
29、
30、其中，是卡尔曼增益，是观测矩阵，是观测向量，是观测噪声协方差矩阵，是观测矩阵，是更新的状态变量，是卡尔曼增益，是更新的误差协方差矩阵， a为单元矩阵。
31、根据本专利技术第一方面的装置，所述gnss双频天线用于获取多个卫星的gnss信号。
32、本专利技术的带来的有益技术效果包括：
33、（1）本专利技术采用gnss双频接收机能够消除电离层误差，双频接收机可以不借助任何数学模型而直接利用双频测量值对电离层延时进行实施测定，能将电离层误差控制在一个较小范围内从而更好地实现高精度定位。
34、（2）本专利技术使用的惯导辅助卫星的标量和矢量跟踪环路可以解决高动态环境下的动态性能和噪声抑制之间的矛盾。采用惯导预估卫星的伪距和伪距率，结合卫星跟踪环路滤波器输出的伪距和伪距率误差，基于多源融合算法预估多普勒频率来控制跟踪环路中本地信号的载波和码数控振荡器的频率，从而实现跟踪环路的闭合。本专利技术能够提高接收机的高动态环境下的跟踪能力。
35、（3）本专利技术采用紧耦合方式能使组合系统具有更好的性能，紧耦合方式能更加准确的预测出卫星导航信号的伪距与多普勒频移等，而修正的惯导的预测值可以有效地检测卫星导航实际测量值的可信度，并且惯性导航子系统的定位输出通常不与卫星导航系统测量值相关，因此采用紧耦合的组合方式能够有效的实现两种导航系统功能特点的互补从而提高卫星导航子系统和整个组合系统的定位性能。
36、（4）本专利技术适用于高动态飞行的导航系统和天基测控系统，能够提高复杂动态环境下高动态本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种惯导辅助卫星导航的天基测量装置，其特征在于，所述装置包括：
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导航测量分系统包括GNSS双频天线、射频接收单元、组合导航模块及MEMS惯导模块；
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述伪距和伪距率预估器修正伪距的电离层误差和对流层误差，其中：修正后的电离层误差为：
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，修正后的对流层误差为：
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，使用卡尔曼滤波器进行因子图融合处理，进行融合的状态方程为：
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，进行融合的状态更新公式为：
7.如权利要求2-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述GNSS双频天线用于获取多个卫星的GNSS信号。
【技术特征摘要】
1.一种惯导辅助卫星导航的天基测量装置，其特征在于，所述装置包括：
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导航测量分系统包括gnss双频天线、射频接收单元、组合导航模块及mems惯导模块；
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述伪距和伪距率预估器修正伪距的电离层误差和对流层误差，其中：修正后的电离层误差为：
4.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐巍，李传军，王青伟，梁宵，冯飞，赵宇娇，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：
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