[发明专利]一种捷联惯导解算信号与外部系统时钟同步方法

说明书

本发明涉及捷联惯导技术领域，具体涉及一种捷联惯导解算信号与外部系统时钟同步方法，其将惯性仪表信号的采集时刻与外部系统时钟的同步时刻对齐，并对惯性仪表信号的采集、解算和输出过程进行时序编排。具体包括：将外部系统时钟的同步起始时刻定义为零时刻，并作为惯性仪表信号的采集起始时刻；设定惯性仪表信号的采集时段、解算时段和输出时段；根据外部系统时钟的同步周期设定解算起始时刻和输出起始时刻；进行信号采集、解算和输出，并使得输出完成时刻处于外部系统时钟的同步周期之内。本发明中的捷联惯导解算信号与外部系统时钟同步方法能够固定并控制系统信号延时，能够降低导航定位和姿态解算的误差，从而能够提升系统精度。

技术领域

本发明涉及捷联惯导技术领域，具体涉及一种捷联惯导解算信号与外部系统时钟同步方法。

背景技术

惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律，欧诺测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能得到在导航坐标系中的速度，偏航角和位置等信息。

捷联惯性导航系统是惯性导航最重要的应用方式之一，捷联惯性导航系统通常由三只提供角加速度的陀螺、三只提供线加速度的加速度计，以及里程计、高程计、温度传感器、卫星接收器等外设组件组成，其经过对惯性元件和外设组件的信息采集和导航解算，从而得到载体实时的姿态、速度和位置信息。捷联惯性导航系统只有各组件实现多信息的同步采集，才能避免由不同步所造成的导航解算误差的逐步累积，保证惯导系统的精度指标。为此，公开号为CN109470244A的中国专利公开了《一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统及方法》，其包括FPGA模块、陀螺、加速度计、温度传感器、北斗接收机、里程计和DSP；FPGA模块与陀螺相连接；FPGA模块与加速度计相连接；FPGA模块与温度传感器相连接，用于同步采集温度数据信号；FPGA模块与北斗接收机相连接；FPGA模块与里程计相连接；FPGA模块与DSP相连接。

上述现有方案中的光纤捷联惯导多信息同步采集系统及方法，通过提升数据的采集同步性来提高导航解算精度。但是，申请人在实际研究中发现，捷联惯导系统除了需要保证陀螺仪和加速度计信息的同步之外，还需要提供与外部系统时钟同时刻的导航解算信号，尤其是载体航姿信号。然而，捷联惯导系统提供导航解算信息时需要经过惯性仪表信号采集、解算和输出的过程，使得信号存在延时且延时有可能变化，这不仅会引起导航定位和姿态解算的显著误差，甚至导致系统精度超差。因此，申请人想到设计一种捷联惯导解算信号与外部系统时钟同步的方法，以固定并控制系统的信号延时。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够固定并控制系统信号延时的捷联惯导解算信号与外部系统时钟同步方法，以能够降低导航定位和姿态解算的误差，从而能够提升系统精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种捷联惯导解算信号与外部系统时钟同步方法，其将惯性仪表信号的采集时刻与外部系统时钟的同步时刻对齐，并对惯性仪表信号的采集、解算和输出过程进行时序编排，以使得系统信号延时固定且控制在设置的安全延时阈值以内。

优选的，具体包括如下步骤：

S1：将外部系统时钟的同步起始时刻定义为零时刻，并作为惯性仪表信号的采集起始时刻T₀；

S2：设定惯性仪表信号的采集时段、解算时段和输出时段；

S3：根据外部系统时钟的同步周期设定解算起始时刻T₁和输出起始时刻T₂；