基于圖優(yōu)化的INS/GNSS深組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究

劉 娣， 劉 坤， 畢云蕊， 許有熊， 朱松青

(南京工程學(xué)院，南京 211000)

0 引言

從20世紀(jì)90年代以來(lái)，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)得到了迅猛的發(fā)展，智能手機(jī)、無(wú)人駕駛汽車(chē)等都離不開(kāi)衛(wèi)星導(dǎo)航提供高精度的定位信息。通過(guò)接收衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，接收機(jī)可以實(shí)時(shí)計(jì)算自身的位置、速度和時(shí)間信息[1-3]。然而，由于周?chē)h(huán)境的遮擋或者干擾，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)十分脆弱，導(dǎo)致衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)在信號(hào)較差的環(huán)境下定位精度很差，甚至無(wú)法提供導(dǎo)航信息。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)依靠敏感的加速度和角速率信息來(lái)計(jì)算自身的位置、速度和姿態(tài)信息，不需要接收外界信息，具有很強(qiáng)的抗干擾能力[4]。但是，由于慣性器件的誤差，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的定位誤差隨著時(shí)間發(fā)散[5]。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具有很好的互補(bǔ)性，通常通過(guò)卡爾曼濾波融合兩者，輸出高精度導(dǎo)航和定位信息。當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)良好時(shí)，可以通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航的高精度定位信息對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償；當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)較差時(shí)，可以依靠慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供高精度導(dǎo)航和定位信息。根據(jù)信息融合層次，通常將INS/GNSS組合導(dǎo)航系統(tǒng)分為松組合、緊組合和深組合導(dǎo)航系統(tǒng)，其中，深組合導(dǎo)航利用慣性信息輔助衛(wèi)星信號(hào)跟蹤，可以提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)抗干擾能力和復(fù)雜環(huán)境下的定位性能[6-7]。

INS/GNSS深組合導(dǎo)航系統(tǒng)是研究的熱點(diǎn)，基于矢量跟蹤技術(shù)的深組合導(dǎo)航系統(tǒng)得到了廣泛的關(guān)注。矢量跟蹤技術(shù)將導(dǎo)航信號(hào)反饋回信號(hào)跟蹤環(huán)路，能有效提高信號(hào)跟蹤能力。……