基于回算机制的GPS/INS时间延迟处理方法

汪 菁,孙立海,邹瑜光

(神州五行航天科技有限公司，辽宁 大连 116020)

低成本制导炸弹作为一种精确对地攻击弹药，因其具有成本低、结构简单、精度高、适合大量使用等特点，受到世界各国青睐[1-2]。为降低成本，低成本制导炸弹中常采用微机电系统[3](Micro Electromechanical Systems，MEMS)作为惯性测量器件进行惯性导航(Inertial Navigation System,INS)计算。但由于MEMS器件存在零偏漂移较大、零偏重复性差[4]等缺点，单独使用会严重影响导航定位精度，因此低成本制导炸弹中常采用GPS接收机输出定位和定速信息，通过卡尔曼滤波算法，对导航结果进行修正，即松耦合形式的GPS/INS组合导航。

采用卡尔曼滤波算法对来自不同器件的相关信息进行融合时，关键在于要保证融合的数据在时间点上的一致性[5-6]。由于GPS与INS工作频率不同，且INS由于自身特性导致数据更新频率也不是恒定值，因此采集数据不可能拥有同一时标。GPS接收机的输出信息一般是经过接收机内部滤波算法处理后的结果，且由于数据转换和串口传输速度等因素的影响，GPS与INS在进行数据融合时存在时间不同步的现象，往往只是同步到数据输出时刻，而无法同步到GPS信息更新时刻，这将导致最终定位精度下降，使导航整体性能变差[7]。

为保证组合导航过程中数据融合的时间同步，国内外众多学者提出了不同的处理方法，大体上可以归结为硬件实现、软件实现或软硬件相结合的方法[8-10]。硬件上可采用秒脉冲(1 Pulse Per Second，1PPS)的方法控制采样电路，或利用高精度计数器和INS脉冲实现GPS与INS的时间同步，但硬件实现方法通常需要增加额外的硬件，成本较高，且不适用于大多数已封装好的INS测量单元，因此该方法的适用性较差。……