SINS/GPS/TACAN机载综合导航定位系统设计

马 霞,王永胜

(1.中国西南电子技术研究所,成都 610036;2.北京市9236信箱,北京 100036)

1 引 言

捷联惯性导航系统(SINS)是利用惯性元件在载体内部感测运载体的运动加速度,通过积分运算,从而求出导航参数以确定载体速度、位置、姿态等导航信息。SINS由加速度计和陀螺仪构成,其缺点是陀螺仪存在着漂移误差,致使定位精度随时间不断降低,以导航时间2 h计算,在1 h内导航误差约为0.8 nmile,2 h以上时导航误差约为2 nmile。GPS系统具有高精度的定位及授时能力,能够全天候、连续实时地提供高精度的三维速度和位置信息,且其定位能力误差不会随着时间的推移而发散。但GPS也有弱点,如飞机做高机动时定位不准,数据率低(约1 Hz)等。塔康(TACAN)[1]是一种无线电导航系统,具有近程导航定位精度高特点。本文研究了SINS/GNSS/TACAN机载综合导航定位算法,利用各导航定位子系统提供定位信息,采用广义联邦滤波技术完成信息融合。仿真实验表明,该系统具有较高定位精度。

2 广义联邦滤波器信息融合设计

根据联邦滤波器设计特点[2],本文根据SINS、GPS和TACAN 3种导航源特点设计出了如图1所示的机载综合导航原理框图。

图1 机载综合导航设计原理框图Fig.1 Schematic block diagram of airborne integrated navigation system

共同参考系统选用SINS系统,SINS输出一方面给主滤波器,另一方面输出给各子滤波器。在子滤波器1中完成SINS和GPS局部滤波,并把滤波局部估计值 X1(k)及其协方差P1(k)给主滤波器;在子滤波器2中完成SINS和TACAN局部滤波,并把滤波局部估计值 X2(k)及其协方差P2(k)给主滤波器;在主滤波器中完成子滤波器与主滤波器估计值进行全局最优估计,进行子滤波器的公共状态矢量融合和时间更新,输出可靠、准确的导航参数误差的全局最优估计量。……