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2001 年 8 月　　　　　　　中 国 空 间 科 学 技 术　　　　　　　　 17 　第　4　期　　　　CH IN ESE SPA CE SC IEN CE AND T ECHNOLO GY　　　　 厘米级高精度 组合系统研究 GPS S IN S 曹福祥　保　铮 (西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室, 西安 710071) 袁建平 (西北工业大学航天工程学院, 西安 710072) 摘要　成像传感器和定位子系统是先进机载成像系统的两个重要组成部分。 以东、北、天坐标系为导航基准坐标系, 建立了 组合系统状态的数学 GPS S IN S 模型, 详细推导了利用 GPS 双差相位及双差相位率的组合系统观测方程。仿真结 果表明, 该组合系统能达到厘米级定位精度, 姿态精度为 10 ″左右, 可满足先进机 载成像系统的要求。 主题词　全球定位系统　捷联式惯性导航　组合导航　卡尔曼滤波器 1　引言 随着科学技术的迅速发展, 民用遥感及军事应用中对以飞机、卫星为空中平台的成像 系统提出了越来越高的要求。例如在航空摄影测量中, 虽然利用地面控制点经平差计算可 得到航摄相机中心在暴光瞬间的位置, 但这种方法设备复杂, 计算量大, 对飞机的飞行轨 迹限制较多, 难以用于实时大范围测绘。再如利用机载合成孔径雷达可全天候地获取纵深 数百公里范围内情况, 但雷达得到的是目标相对于载机的位置。为了得到被观测区域在地 球坐标系中的绝对位置, 还必须精确测量相机中心或天线相位中心在地球坐标系的位置。因 此现代高性能机载成像系统通常包括定位子系统和成像传感器两大组成部分, 除先进成像 传感器和数据处理算法外, 关于高精度、低成本定位子系统的研究也极其重要[ 1 ] [ 2 ]。 GPS (Global Po sition ing System ) 能连续而精确地提供用户在地球或近地空间的三维 位置、速度及时间信息, 但其动态响应能力和抗干扰能力较差, 信息更新率低。 ( S IN S Strap dow n Inertial N avigation System ) 不依赖任何外部设施或基准, 具有高度的自主性和抗干 扰能力, 可提供完备、连续及高数据更新率的导航信息, 但其误差随时间增长。 GPS S IN S 组合系统把两者有机地结合起来, 吸收优点, 克服缺点, 能提供精确、高数据更新率的运 动信息。 GPS 可以给出伪距、多普勒频率和载波相位三种基本观测量。从理论上讲, 这三种基 本观测量及其导出的观测量都可用于 组合系统, 工程实践中通常根据应用领域