[发明专利]基于卫星PPS的GPS/INS组合导航系统时钟误差修正方法

说明书

技术领域

本发明属于组合导航技术领域，具体涉及一种基于卫星PPS的GPS/INS组合导航系统时钟误差修正方法。

背景技术

GPS卫星接收机是接收全球定位系统卫星信号并确定地面空间位置以及接收GPS卫星提供的高精度（原子钟等级）时间标准进行授时的仪器。卫星PPS信号为同步秒脉冲信号，常用其上升沿时刻来指示整秒时刻以及对应的国际协调时间UTC。GPS系统能够实时提供高精度的三维位置、三维速度及时间等导航信息，在诸多领域应用日益广泛，但GPS接收机高动态条件下，卫星信号容易失锁，动态适应能力较差，而且易受人为与非人为干扰、外界信号遮挡等环境影响。

INS惯性导航系统通过惯性传感器加速度计以及陀螺仪测量出系统加速度以及角速度来确定系统位置信息的一种导航系统。INS惯性导航系统在初始对准后完全处于自主状态，可消除外界环境的影响，但存在陀螺仪和加速度计误差和重力场模型误差，而使得给出位置中的误差随时间增长。

GPS／INS组合导航系统保持了INS惯性导航系统的自主性、隐蔽性及信息全面、频带宽等特有优点，又克服了其导航误差随时间累积的缺点，特别是当运载体在高动态环境下，也能获得较高的导航定位精度。

常见GPS／INS组合导航系统，由于GPS和INS各自内部时钟频率标准不同，以及各自时钟的稳定度以及准确度不同，如何使GPS和INS时间同步以获得高精度的导航定位数据，是本领域亟需解决的问题。

一般情况下，GPS接收机的数据更新频率为1～10Hz，INS的数据更新频率则可达到l00Hz以上，INS系统的频标准确性以及稳定性大概在1ppm量级，其1s定时误差在1us左右。在往常的系统设计中仅仅把GPS与INS时钟同步到INS更新周期内（如5ms），而未进一步提高同步精度，同时也未考虑INS系统频标准确性以及稳定性，难以实现高精度导航。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：现有技术中的GPS/INS组合导航系统存在时钟误差，难以实现高精度导航。

本发明的技术方案如下所述：

一种基于卫星PPS的GPS/INS组合导航系统时钟误差修正方法，包括以下步骤：

步骤1

对INS温度补偿石英晶体振荡器的CLKINS时钟信号进行计数，每接收到a个INS的CLKINS时钟信号，产生一个SAM信号，即SAM信号的周期为a个CLKINS时钟信号周期；

步骤2

在CLKINS时钟信号下检测PPS信号与SAM信号的时间间隔：PPS信号到来时刻开始对CLKINS时钟信号计数，与上述PPS信号最近的SAM信号到来时刻结束对CLKINS时钟信号计数；对先后相继到来的两个PPS信号进行检测，上述时间间隔依次为N1、N2；

步骤3

对先后相继到来的两个PPS信号间的SAM信号计数，当计数结果为M时进行步骤4，

步骤4

当计数结果到达M时，下一个SAM信号的周期为b个CLKINS时钟信号周期，b=a-（N2-N1）；在这个被修正周期的SAM信号之后产生的SAM信号周期仍为a个CLKINS时钟信号周期；之后，返回步骤2，实现持续侧时钟误差修正。

作为优选方案，a=5000，M=200。

本发明的有益效果为：

本发明的一种基于卫星PPS的GPS/INS组合导航系统时钟误差修正方法，利用GPS（原子钟等级）时钟修正INS系统时钟，将INS时间的的短期稳定度和GPS时间的长期稳定度结合起来，使组合系统获得较高的导航定位精度。

附图说明

图1为本发明的一种基于卫星PPS的GPS/INS组合导航系统时钟误差修正方法流程示意图；

图2为PPS补偿导航系统时间误差时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种基于卫星PPS的GPS/INS组合导航系统时钟误差修正方法进行详细说明。

如图1所示，本发明的一种基于卫星PPS的GPS/INS组合导航系统时钟误差修正方法，包括以下步骤：

步骤1

采用计数器T1对INS温度补偿石英晶体振荡器的CLKINS时钟信号进行DIV计数，每接收到a个INS的CLKINS时钟信号，计数器T1产生一个SAM信号，即SAM信号的周期为a个CLKINS时钟信号周期。

步骤2