INS∕SFGPS-PPP 紧组合系统动态补偿滤波算法.pdf

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1、第３７卷第６期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ６２０１６年６月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＪｕｎ．２０１６ＩＮＳ／ＳＦＧＰＳＰＰＰ紧组合系统动态补偿滤波算法１，２１１３钟丽娜，刘建业，李荣冰，高关根（１．南京航空航天大学自动化学院南京２１１１０６；２．南京航空航天大学金城学院南京２１１１５６；３．中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所西安７１００６５）摘要：惯性／卫星组合导航系统结合精密单点定位技术可有效提高导航定位精度。但精密单点定位技术一般需采用双频接收机，成本较高；同时该系统中

2、采用载波相位作为部分或全部观测量，极容易受到周跳的影响而导致精度下降和系统不稳定。针对上述问题，设计了一种惯性／卫星精密定位紧组合导航系统以及基于动态周跳补偿的鲁棒滤波算法。该系统采用低成本的单频接收机（ＳＦＧＰＳ），以精密单点定位技术（ＰＰＰ）处理过的伪距和载波相位作为观测信息，与惯性导航系统（ＩＮＳ）等效观测量进行紧组合，建立了相应紧组合观测模型并引入周跳作为信息融合滤波状态模型中的状态量，以滤波器信息构建周跳检测统计量并对周跳幅值进行识别和估计，实时补偿观测量以提高观测信息精度，同时以前述周跳估计的结果对状态模型中周跳状态量部

3、分滤波参数进行实时调节。上述方法通过动态补偿周跳误差提高导航精度，通过滤波器参数自适应调节提高滤波稳定性。仿真结果验证了该系统模型及算法的有效性。关键词：组合导航系统；精密单点定位；动态周跳补偿；单频接收机中图分类号：ＴＨ７６１．１文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５９０．３５ＤｙｎａｍｉｃｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｆｉｌｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＩＮＳ／ＳＦＧＰＳＰＰＰｔｉｇｈｔｌｙｃｏｕｐｌｅｄｓｙｓｔｅｍ１，２１１３ＺｈｏｎｇＬｉｎａ，ＬｉｕＪｉａｎｙｅ，ＬｉＲｏｎｇｂｉｎｇ，ＧａｏＧｕａｎｇｅｎ（１．Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ

4、ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１０６，Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉｎｃｈｅｎｇＣｏｌｌｅｇｅｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１５６，Ｃｈｉｎａ；３．ＦｌｉｇｈｔＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＡｖｉａｔｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，Ｘｉ’ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａ

5、ｂｓｔｒａｃｔ：ＣｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＰＰＰ（ＰｒｅｃｉｓｅＰｏｉｎｔＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ），ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐｒｅｃｉｓｅｏｆＩＮＳ／ＧＰＳｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃｏｕｌｄｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅＰＰＰｔｅｃｈｎｉｑｕｅｕｓｕａｌｌｙｒｅｑｕｉｒｅｓｕｓｉｎｇｄｏｕｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｃｅｉｖｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｏｏｅｘｐｅｎｓｉｖｅｆｏｒｗｉｄｅｓｐｒｅａｄｕｓｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｎｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｃａｒｒｉｅｒｐｈ

6、ａｓｅｍｕｓｔｂｅｕｓｅｄａｓｐａｒｔｉａｌｏｒｗｈｏｌｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｅａｓｉｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｃｙｃｌｅｓｌｉｐａｎｄｌｅａｄｓｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｕｎｓｔａｂｌｅｓｙｓｔｅｍ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ａｎｅｗＩＮＳ／ＳＦＧＰＳＰＰＰｔｉｇｈｔｌｙｃｏｕｐｌｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄａｒｏｂｕｓｔａｄａｐｔｉｖｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｙｃｌｅｓｌｉｐｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｒｅｐ

7、ｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｄｏｐｔｓａｌｏｗｃｏｓｔｓｉｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｃｅｉｖｅｒ（ＳＦＧＰＳ），ｔａｋｅｓｔｈｅｐｓｅｕｄｏｒａｎｇｅａｎｄｃａｒｒｉｅｒｐｈａｓｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｂｙｐｒｅｃｉｓｅｐｏｉｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ（ＰＰＰ）ａｓｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｉｇｈｔｌｙｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｔｈｅｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ（ＩＮＳ）．Ｔｈ

8、ｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｉｇｈｔｌｙｃｏｕｐｌｅｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｂｕｉｌｔａｎｄｔｈｅｃｙｃｌｅｓｌｉｐｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｓｔｈｅｓｔａｔｅｑｕａｎｔｉｔｙｉｎｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｕｓｉｏ