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