GNSS INS 组合导航原理与应用.pptVIP

采用GINS软件分析的高铁轨道检测结果（GNSS/INS结果与现行方法Amberg GRP1000测量结果对比） * 开发了GNSS/INS精密定位定姿定向（POS）软件，具备以下功能 RTK，动态后处理精度达到了厘米级 PPP，动态后处理精度达到了厘米级 松组合，GNSS位置/速度与IMU数据组合 PPP紧组合，国内仅有的精密定位紧组合算法 轨迹、残差显示 GNSS/INS精密定位定姿定向（POS）软件 RTK数据处理界面 PPP数据处理界面 GNSS/INS松组合界面 GNSS PPP/INS紧组合界面 POS后处理软件---GINS数据处理功能界面 GINS数据后处理结果 机载测试数据，与Inertial Explorer软件后处理RTK结果比较 PPP精密定位结果达到了厘米级 GINS数据后处理结果 GINS数据后处理结果 上图车载GPS动态测量 PPP结果，下图为GPS/INS紧组合PPP结果，GPS/INS紧组合提高了精密定位的精度，尤其是高程方向。 GPS/BDS/GLONASS多系统GNSS/INS紧组合（伪距/多普勒）定位结果（与RTK结果差异） GINS数据后处理结果 GINS在高铁不平顺性监测中的应用 GINS软件分析的高铁轨道检测结果，与现行方法德国Amberg GRP1000测量结果对比，精度在1mm以内，一致性非常好。 GINS在高铁不平顺性监测中的应用 深组合是使用惯性导航信息对GNSS接收机进行辅助导航的组合方式。 主要思想：既使用滤波技术对INS的误差进行最优估计，同时使用校正后的INS速度信息对接收机的载波环、码环进行辅助跟踪，从而减小环路的等效带宽，增加GPS接收机在高动态或强干扰环境下的跟踪能力。 嵌入式组合将INS和GNSS进行一体化设计，通过共用电源、时钟等进一步减小体积、降低成本和减小非同步误差的影响。 6.3 深组合（Deeply-Coupled Integration） 6、卫星导航与惯性导航组合方式（续） * GNSS/INS组合导航种类 惯导辅助卫导 卫导辅助惯导 GNSS INS 组合 动态响应滞后 易受环境影响 提供时间信息 长期精度高 全自主工作 动态特性好 无时间信息 误差易发散 * 根据信息融合深度不同，GNSS和INS组合方式分为：松组合、紧组合和深组合。 GNSS/INS组合导航种类 * 松组合 紧组合 深组合 信息融合深度 GNSS导航结果 GNSS观测量 GNSS信号 接收机调整 不需要 导航解算 基带控制 实现难度 容易 较难 复杂 动态性能 一般 较好 优越 完好性 抗干扰能力差 少于4颗卫星可持续更新 好，接收机观测质量改善 系统成本 一般需要战术级以上IMU器件 一般需要战术级以上IMU器件 较低，可采用MEMS IMU 现状 低端商用？ 商用/军用 研究/军用 GNSS/INS组合导航种类 * 深组合类型 根据接收机的跟踪环结构，GNSS/INS深组合可分为：标量深组合结构、矢量深组合结构。 * 目前商用和民用GNSS接收机产品普遍采用传统的标量跟踪结构，所以标量深组合结构的研究和实现更具可操作性。 深组合类型 * 测试内容及条件 * IMU零偏类误差模型验证 以IMU零偏类误差、辅助延迟为例 仿真场景定量分析：载噪比50dB-Hz，OCXO，20ms相干积分，环路带宽10Hz、2Hz。对比普通二阶环、低精度惯导辅助PLL、中等精度惯导辅助PLL。采用统计平均方法分析：跟踪误差结果以秒为单位拆分为若干个样本，每个样本有50个数据，将所有样本对应时刻的数据取RMS 测试结果与误差模型分析结果对比均表明，实际仿真测试结果得到的IMU零偏类误差对环路误差的影响规律与误差模型分析结果相吻合 * 环路参数 MTI-G （分析结果） MEMS （实测结果） FSAS （分析结果） IXSEA (实测结果) 20ms，10Hz 0.012rad 0.004rad 0.0003rad 0.0008rad 20ms，2Hz 0.04rad 0.011 0.01rad 0.0015rad IMU零偏类误差模型验证 测试结果相对偏小的原因： 误差建模时传感器误差1:1的映射到辅助信息；实际测试时传感器误差根据卫星仰角按一定比例投影到多普勒辅助信息上 误差建模时，初始速度误差参数采用了的是整秒修正后的速度误差；接收机工作时，实际影响环路误差的是整秒时刻速度修正量。两者的大小关系与测试结果相吻合 仿真测试选用的惯导参数与理论分析时也不尽不同 * 多普勒延迟模型验证 较低动态（0.5g） 较高动态（2.5g） 结果与模型相符。中等精度惯导辅助的跟踪环中，辅助信息延迟可能比IMU零偏类误差、标度因子类误差对环路误差影响更大。多普勒辅助延迟是前馈支路中不可忽略的误差源，延迟误差