SINS_GPS组合导航中的一种高精度时间同步方案

作者： 丁贝
作者机构： 海军装备部,陕西宝鸡721006
出版物刊名： 海峡科技与产业
页码： 91-92页
年卷期： 2016年 第12期
主题词： 组合导航 数据同步 中断 卫星秒脉冲
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。

《基于SINS-BDS-GPS组合导航信息融合算法研究》篇一基于SINS-BDS-GPS组合导航信息融合算法研究一、引言随着科技的发展，导航技术已成为现代社会不可或缺的一部分。

特别是对于SINS（Strapdown Inertial Navigation System，捷联式惯性导航系统）、BDS（北斗卫星导航系统）和GPS（全球定位系统）等组合导航系统的应用，其精确性和可靠性对于各种应用领域至关重要。

本文将重点研究基于SINS/BDS/GPS组合导航信息融合算法，以提高导航系统的性能和精度。

二、SINS/BDS/GPS组合导航系统概述SINS是一种基于惯性测量单元（IMU）的导航系统，通过测量物体的加速度和角速度来推算物体的运动状态。

BDS和GPS则是卫星导航系统，通过接收来自卫星的信号来计算用户的位置和速度。

将SINS与BDS、GPS相结合，可以形成一种互补的组合导航系统，具有高精度、高动态和抗干扰等优点。

三、信息融合算法研究为了实现SINS/BDS/GPS组合导航系统的信息融合，需要采用合适的算法来处理不同类型的数据。

本部分将重点研究以下几种算法：1. 数据预处理算法：对SINS、BDS和GPS的原始数据进行预处理，包括滤波、降噪、数据对齐等操作，以提高数据的可用性和可靠性。

2. 权重分配算法：根据不同传感器的性能和测量误差，为SINS、BDS和GPS分配合理的权重，以实现最优的数据融合。

3. 状态估计与滤波算法：采用卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波等算法，对组合导航系统的状态进行实时估计和滤波，以提高导航的精度和稳定性。

4. 多模型融合算法：针对不同环境和应用场景，采用多模型融合算法，如联邦滤波、多传感器信息融合等，以提高导航系统的鲁棒性和适应性。

四、实验与分析为了验证所研究的信息融合算法的有效性，我们进行了实验分析。

实验采用了真实的SINS、BDS和GPS数据，通过不同的信息融合算法进行处理和分析。

SINSGPS 组合导航系统研究近年来，随着全球定位系统（GPS）和惯性导航技术的不断发展，SINSGPS（Strapdown Inertial Navigation System and Global Positioning System）组合导航系统也随之出现并逐渐得到广泛应用。

它是一种由惯性导航系统（INS）和GPS 接收器组成的系统，将两种导航技术进行融合，以提高导航系统的精度和可靠性。

本文将介绍SINSGPS 组合导航系统的原理、应用和发展前景。

一、SINSGPS 组合导航系统原理SINSGPS 组合导航系统是一种将惯性导航系统和全球定位系统结合起来的导航方式。

该系统通过将INS 和GPS 进行融合，以提高导航系统的精度和可靠性，同时克服两种技术本身所存在的缺陷。

1、惯性导航系统惯性导航系统是一种以惯性测量装置（IMU）作为核心的导航系统，它使用加速度计和陀螺仪等设备来测量运动物体的姿态和速度，并通过积分计算出运动物体的位置。

惯性导航系统的主要优点是无需外部参考，可以连续提供导航信息。

但是，它很容易受到系统漂移的影响，导致长时间使用会产生较大的定位误差。

2、全球定位系统全球定位系统是一种由美国政府运营的卫星导航系统，可以提供全球范围内的位置、速度和时间信息。

GPS 的精度和可靠性非常高，且具有长期稳定性和持续改进的能力。

3、SINSGPS 组合导航系统SINSGPS 组合导航系统将INS 和GPS 接收器结合起来，可以将两种技术的优点互相补充，提高系统的精度和可靠性。

其基本原理是：惯性导航系统可以提供连续的位置和速度，但是受到系统漂移的影响；而GPS 可以提供准确的位置信息，但是在城市、山谷等建筑物密集的区域或者高纬度地区时，GPS 信号很容易受到干扰或者被遮挡，会导致无法定位。

所以，将这两种技术进行融合，可以克服彼此存在的缺陷。

二、SINSGPS 组合导航系统应用SINSGPS 组合导航系统具有很广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1、航空航天领域SINSGPS 组合导航系统是飞行器中最常用的导航系统之一，尤其是航空器和导弹控制系统。

GPSSINS超紧耦合组合导航系统的信息融合算法研究中期报告GPSSINS是一种超紧耦合组合导航系统，结合全球定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS）的特点，可以提高导航系统的精度和可靠性。

在GPSSINS中，GPS提供位置和速度信息，INS提供姿态和加速度信息。

信息融合算法是将这两个系统融合在一起，得到更准确的导航结果的关键。

本次中期报告主要介绍了GPSSINS超紧耦合组合导航系统信息融合算法的研究情况，包括以下几个方面：1. GPS信号弱化对导航精度的影响GPS信号受到天气、地形和建筑物等因素的影响，会发生信号衰减和多径效应，导致定位精度下降。

针对这一问题，我们采用了多路径补偿和信号干扰削弱技术，优化GPS信号的接收和处理方式，从而提高导航精度。

2. INS误差累积对导航精度的影响INS存在着漂移和零偏等误差，这些误差会随着时间的推移累积，导致导航精度下降。

为了解决这一问题，我们研究了基于卡尔曼滤波的误差补偿方法，实现对INS误差的实时补偿，从而提高导航精度。

3. 数据融合算法的优化在GPSSINS中，GPS和INS的数据需要进行融合才能得到准确的导航结果。

我们研究了多种数据融合算法，包括基于权值的融合算法和基于粒子滤波的融合算法等，通过对比实验确定了最优算法。

4. 系统仿真与实验验证为了验证GPSSINS超紧耦合组合导航系统信息融合算法的有效性，我们进行了系统仿真和实验验证。

仿真结果表明，我们提出的算法可以有效地提高导航精度；实验结果也验证了这一结论。

总之，本次中期报告介绍了GPSSINS超紧耦合组合导航系统信息融合算法的研究情况，通过对GPS信号弱化、INS误差累积和数据融合算法的优化，实现了对导航精度的有效提高。

后续工作将进一步优化算法，提高系统的可靠性和实用性。

车载SINS／GPS组合导航系统的在线标定算法摘要：从工程实用和维护的角度出发。

提出一种针对于车载组合导航系统的在线标定算法。

该算法使用卡尔曼滤波作为估计工具，通过趋于一般运动状态的路径设计对待标定的误差项进行有效激励。

仿真卡尔曼滤波结果表明，该算法使得待标定的各误差项根据车行轨迹在较短的时间内逐步收敛，实现在一般跑车实验中不拆卸惯性器件而达到标定的目的。

这种在线标定的处理方法在实际使用和维护具有极大便利。

关键词：组合导航系统；在线标定；卡尔摘要：从工程实用和维护的角度出发。

提出一种针对于车载组合导航系统的在线标定算法。

该算法使用卡尔曼滤波作为估计工具，通过趋于一般运动状态的路径设计对待标定的误差项进行有效激励。

仿真卡尔曼滤波结果表明，该算法使得待标定的各误差项根据车行轨迹在较短的时间内逐步收敛，实现在一般跑车实验中不拆卸惯性器件而达到标定的目的。

这种在线标定的处理方法在实际使用和维护具有极大便利。

关键词：组合导航系统；在线标定；卡尔曼滤波；路径设计；激励对于激光陀螺捷联式组合导航系统，影响系统精度的主要误差源有：惯性器件的刻度系数误差、零位误差及轴安装不对准角等。

为了确保系统的对准和导航精度，必须利用精密转台对以上误差源进行精确标定。

并通过系统软件加以补偿。

一般情况下，在完成系统标定后，若不对陀螺、加速度计进行重新拆装，则陀螺和加速度计的安装偏角基本保持不变。

但陀螺漂移和加速度计零位却存在逐次启动不重复性误差，尤其是经过较长时间后，相对于标定值将产生很大差异，使系统无法满足对准、导航精度要求。

为了解决这个问题，通常每隔几个月将惯导系统从运载体上拆卸下来，并安装到转台上，重新标定陀螺漂移和加计零位以改善系统性能。

显然，这种处理方法在实际使用和维护中比较繁琐。

为改善这种状况并且达到延长定期标定周期的目的，提出组合导航系统相关误差项在线标定算法。

该算法依据GPS高精度的位置、速度信息和捷联系统本身导航输出结果之间的差异，以捷联惯导系统的位置速度解算作为滤波器的观测量，将惯导系统的基本误差项与加计的零偏、刻度因子误差以及陀螺的常值漂移误差作为状态量，认为GPS定位误差是零均值的白噪声，通过相应的估计方法估算捷联惯导系统误差和器件误差，从而实现对组合导航系统常值误差项的补偿。

高精度GPS时钟同步算法研究随着科技的迅速发展，网络通信越来越普及，各种网络应用的使用也愈发广泛，如电子商务、数据备份、实时视频会议和在线游戏等。

这些应用对于同步时间要求十分严格，传输时间偏差过大会造成数据的丢失、错误等现象，从而影响用户体验，因此，时间同步一直是网络通信的重要问题之一。

高精度GPS时钟同步算法作为一种时间同步方式，受到了广泛的关注和研究。

一、高精度GPS时钟同步算法的基本原理高精度GPS时钟同步算法是通过利用GPS卫星信号的精度高和稳定性强来精确计算本地时钟与GPS标准时钟之间的偏差。

具体来说，通过接收GPS卫星发射的位置和时间信号，利用卫星时钟精度高的特点，计算出卫星信号传输的时间差，再结合GPS接收机的本地时钟信息，从而得出本地时钟与GPS标准时钟之间的误差，进而对本地时钟进行校准，达到同步的目的。

二、高精度GPS时钟同步算法存在的问题尽管高精度GPS时钟同步算法具有精度高、准确性强、稳定性好等优点，但在实际应用中，还存在一些问题需要解决。

1. GPS信号的遮挡和干扰问题。

GPS卫星信号容易受到天气、建筑物、电磁干扰等因素的影响，从而产生误差，导致时钟同步不准确。

2. GPS设备的价格昂贵。

高精度GPS设备需要具备高精度、高稳定性和高抗干扰能力等特点，而这将增加设备的成本，因此，设备成本高是使用高精度GPS时钟同步算法面临的挑战之一。

3. 时钟漂移问题。

即使高精度GPS设备本身的时钟非常准确，随着时间的推移，设备时钟也会出现漂移现象，导致时钟同步误差逐渐增大。

三、解决高精度GPS时钟同步算法存在的问题为解决高精度GPS时钟同步算法存在的问题，需要采用一些有效的方法。

1. 增加GPS接收机的数量和分布区域。

为解决GPS信号遮挡和干扰问题，可以增加GPS接收机的数量和分布区域，通过多个接收机位置的计算来减少误差，从而提高时钟同步精度。

2. 利用其他同步协议，配合使用。

为降低设备成本，可以将高精度GPS时钟同步算法与其他同步协议配合使用，如NTP、PTP等。

《基于嵌入式系统的北斗-GPS-SINS组合导航系统设计与实现》篇一基于嵌入式系统的北斗-GPS-SINS组合导航系统设计与实现一、引言随着科技的不断发展，导航技术在各行各业中的应用日益广泛。

作为现代社会的重要技术手段，导航系统的设计不仅涉及到多学科的知识融合，而且其实现过程的复杂性和精细度也在不断提升。

在众多的导航系统中，北斗/GPS/SINS（北斗卫星导航系统、全球定位系统、捷联式惯性测量系统）组合导航系统凭借其独特的优势和良好的互补性，逐渐成为了众多应用领域的首选。

本文将就基于嵌入式系统的北斗/GPS/SINS组合导航系统的设计与实现进行深入探讨。

二、系统设计概述（一）设计目标本系统设计的主要目标是实现北斗/GPS/SINS的组合导航，提高导航的精度和可靠性，满足各种复杂环境下的导航需求。

通过嵌入式系统的开发，将组合导航系统应用于各类设备中，实现高效、精准的定位和导航。

（二）设计原理本系统设计基于嵌入式系统技术，结合北斗/GPS/SINS的各自优势，通过数据融合算法实现组合导航。

其中，北斗和GPS提供全球定位信息，SINS提供高精度的姿态和速度信息，三者之间的数据通过算法进行融合，从而得到更准确、更稳定的导航信息。

三、系统硬件设计（一）处理器选择系统硬件的核心是处理器，本系统选择高性能的嵌入式处理器，具备强大的数据处理能力和良好的功耗控制能力。

（二）模块设计系统硬件包括北斗/GPS接收模块、SINS测量模块、数据传输模块等。

其中，北斗/GPS接收模块负责接收卫星信号并转换为数字信号；SINS测量模块负责测量姿态和速度信息；数据传输模块负责将处理后的数据传输给上位机或其它设备。

四、系统软件设计（一）操作系统选择本系统选择适用于嵌入式系统的实时操作系统，以保证系统的稳定性和实时性。

（二）软件开发环境搭建为方便开发，搭建了包括编译器、调试器等在内的软件开发环境。

同时，为保证软件的兼容性和可移植性，采用模块化设计方法进行软件开发。