一種新的SINS/GPS深組合導航系統設計

莫 凡 王新龍

(北京航空航天大學 宇航學院，北京100191)

捷聯慣性導航系統(SINS，Strapdown Inertial Navigation System)和全球定位系統(GPS，Global Positioning System)在應用性能上具有很強的互補性，GPS和SINS按照組合程度的不同分為3種:松組合、緊組合和深組合［1－2］.在松組合和緊組合系統中，跟蹤環路主要采用標量跟蹤模式，各通道之間互相獨立［3］.這種跟蹤環路存在以下缺點:一方面，對所有的載波頻率、相位誤差都按照相同的權重處理，從而無法自適應GPS信號載噪比變化;另一方面，因不同跟蹤通道之間相互獨立，使傳送的導航信息無法得到充分利用［4］.

深組合則是將GPS接收機基帶、導航解算與SINS的導航解算進行一體化設計［5］.與松組合、緊組合不同，深組合系統取消了傳統的標量跟蹤環路［6－7］，將導航濾波器應用到接收機內部，利用矢量跟蹤［8］算法同時完成GPS信號跟蹤與組合導航信息處理.它能夠利用組合導航濾波器的估計信息，縮短GPS信號中斷失鎖后的重捕獲時間，并為GPS每一個跟蹤通道提供速度輔助信息，從而加強了GPS接收機的信號跟蹤處理能力;在信號衰減、射頻干擾等原因導致的低信噪比環境中，深組合系統對接收機跟蹤性能的提高尤為明顯.

為了提高組合導航系統的動態跟蹤能力和抗干擾能力，文獻［9－11］提出了一系列SINS/GPS深組合導航方案.文獻［9］提出一種基于聯邦濾波的深組合導航方案，采用預濾波器估計多普勒頻移和碼相位誤差，并以此作為導航濾波器的輸入進行位置和速度的校正，提高了高動態條件下的……