[发明专利]一种基于载体轨迹的GNSS_INS信号仿真方法

说明书

一种基于载体轨迹的GNSS_INS信号仿真方法，设置载体初始的姿态、位置、速度信息，根据载体航行轨迹的特点，自适应更新姿态变化信息和速度变化信息，实现轨迹参数计算；利用航迹微分方程组，解算载体实时的姿态增量、位置增量、速度增量、角速度增量和比力增量；通过四阶龙格库塔算法解算载体实时的轨迹参数以及陀螺和加速度计的输出参数。本发明根据导航坐标系中的速度、姿态角信息，利用惯导的基本方程求得沿载体坐标系的比力值；通过载体的位置速率、地球速率和姿态速率求得沿载体坐标系下的角增量与速度增量信息，得到的GNSS/INS仿真信号更加准确、更接近实际载体测量信号。

技术领域

本发明属于导航技术领域，特别涉及一种基于载体轨迹的GNSS_INS信号仿真方法。

背景技术

地球重力场是科学研究中所必需的基础数据，很多科学和领域都需要这一基本物理量。在地球物理学中，地球重力场和大地水准面是研究地球内部密度分布和结构的主要手段，用重力异常数据可以研究地球浅层构造的密度分布和力学特征，也可用大地水准面异常研究地球深部的密度和质量的异常。在大地测量研究中，高精度的大地水准面可以提供一个全球统一的高程基准，同GPS观测结合起来可以实现GPS水准测量，来替代传统的水准测量；在空间科学中，卫星定轨需要轨道处的精确地球引力，计算引力也需要一个高精度的地球重力场模型。

目前，惯性设备的硬件系统改进更新非常复杂，成本也较高，频繁的硬件改进势必会造成巨大的资金浪费，与此同时，硬件的升级需要花费大量时间，研究GNSS/INS仿真技术的可以突破重力测量系统的开发瓶颈，通过仿真载体航行过程产生载体轨迹仿真数据，建立加速度计、陀螺信号模型，对于重力测量系统的改进方向的确立具有指导性意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，针对航空重力测量系统成本高、硬件复杂等现实问题，本发明的目的在于提供一种基于载体轨迹的GNSS_INS信号仿真方法，用于对航空重力测量系统中GNSS/INS信号的仿真，研究GNSS/INS信号误差模型。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于载体轨迹的GNSS_INS信号仿真方法，包括：

步骤(1)，设置载体初始的姿态、位置、速度信息，根据载体航行轨迹的特点，自适应更新姿态变化信息和速度变化信息，实现轨迹参数计算；

步骤(2)，利用航迹微分方程组，解算载体实时的姿态增量、位置增量、速度增量、角速度增量和比力增量；

步骤(3)，通过四阶龙格库塔算法解算载体实时的轨迹参数以及陀螺和加速度计的输出参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用以载体轨迹进行的GNSS/INS信号仿真，可不受现有硬件系统限制，能够方便、快速的进行理论仿真计算，节约成本。本发明设计的信号仿真方法，仿真信号更加准确、更接近实际载体测量信号。

(2)本发明的GNSS/INS信号仿真方法，可对航空重力测量系统中的信号误差进行仿真计算，为实测的机载数据处理提供测量误差处理依据，仿真信号更加准确、更接近实际载体测量信号。

(3)本发明仿真的GNSS/INS姿态角误差大约稳定在20角秒之间，速度误差稳定在±0.01m/s之间，满足航空重力测量中捷联惯性导航系统的要求。

附图说明

图1是本发明航行轨迹图。

图2是本发明航行轨迹水平示意图。

图3是本发明航行轨迹高度示意图。

图4是本发明航行轨迹姿态参数。

图5是本发明航行轨迹速度参数。

图6是本发明INS仿真信号。