基于1pps的GPS/INS组合导航系统数据同步方法

丁贝

摘 要：针对GPS/INS组合导航系统中GPS数据和INS数据不同步的问题，以卫星接收机发出的秒脉冲信号作为参考时标，本文提出了一种软、硬件相结合的数据同步方法。该方法基于GPS接收机输出的1pps，综合考虑时间起点与基准不一致、采样频率不一致、电路时延问题对数据同步的影响，设计了中断计时方法，利用数字信号保持器对惯导数据与卫星数据进行同步。仿真结果表明，该方法能保证数据准确同步。

关键词：组合导航；数据同步；中断；卫星秒脉冲

1 影响数据同步的主要因素

对于GPS/INS组合导航系统，导致从IMU和GPS接收机输出的导航数据不同步的原因从如下原因进行分析：

1） 时间起点和基准不同

卫星和惯导系统都是独立的，与不同的时间系统对应，时间基准与起点不一致。卫星接收机使用的是UTC时间，而惯导系统有自己的时钟，利用其内部电路中的计时器计时，每次惯导系统开机，都是从零开始重新计时。卫星接收机依靠秒点与UTC时间一致，保证其时间间隔的稳定性；而惯导系统是依靠内部晶振为基准，由于温度特性等因素的影响，INS时钟会发生漂移。

2） 数据更新频率不一致

卫星接收机和INS的数据更新率是不同的，惯导系统可以达到200Hz，而卫星接收机一般为1Hz。卫星接收机测量采样能够严格在秒脉冲点进行，此时，在秒脉冲整秒时刻肯定有卫星数据，但此时惯导系统未必会有新的测量值。

3） 电路时延

在电路板中，测量、数模转换、采样过程中均会产生时延，这样就会导致惯导数据和导航信息传输过程中存在时间误差。……