基于1pps的GPS/INS組合導航系統數據同步方法

丁貝

摘 要：針對GPS/INS組合導航系統中GPS數據和INS數據不同步的問題，以衛星接收機發出的秒脈沖信號作為參考時標，本文提出了一種軟、硬件相結合的數據同步方法。該方法基于GPS接收機輸出的1pps，綜合考慮時間起點與基準不一致、采樣頻率不一致、電路時延問題對數據同步的影響，設計了中斷計時方法，利用數字信號保持器對慣導數據與衛星數據進行同步。仿真結果表明，該方法能保證數據準確同步。

關鍵詞：組合導航；數據同步；中斷；衛星秒脈沖

1 影響數據同步的主要因素

對于GPS/INS組合導航系統，導致從IMU和GPS接收機輸出的導航數據不同步的原因從如下原因進行分析：

1） 時間起點和基準不同

衛星和慣導系統都是獨立的，與不同的時間系統對應，時間基準與起點不一致。衛星接收機使用的是UTC時間，而慣導系統有自己的時鐘，利用其內部電路中的計時器計時，每次慣導系統開機，都是從零開始重新計時。衛星接收機依靠秒點與UTC時間一致，保證其時間間隔的穩定性；而慣導系統是依靠內部晶振為基準，由于溫度特性等因素的影響，INS時鐘會發生漂移。

2） 數據更新頻率不一致

衛星接收機和INS的數據更新率是不同的，慣導系統可以達到200Hz，而衛星接收機一般為1Hz。衛星接收機測量采樣能夠嚴格在秒脈沖點進行，此時，在秒脈沖整秒時刻肯定有衛星數據，但此時慣導系統未必會有新的測量值。

3） 電路時延

在電路板中，測量、數模轉換、采樣過程中均會產生時延，這樣就會導致慣導數據和導航信息傳輸過程中存在時間誤差。……