组合导航的松组合和紧组合

1. 松组合

松组合指的是GPS接收机使用导航滤波器把伪距和载波相位观测值处理成独立的位置,速度导航解,把GPS位置,速度数据作为观测量直接输入到卡尔曼滤波器中,执行递归最小二乘估计,并对惯导进行导航修正;GPS和惯导作为两套独立的位置和姿态参数输入到组合导航框架中,组合导航框架与GPS和惯导之间存在反馈回路,最终产生单一的组合导航解。
其特点是:用GPS观测值修正系统输出的导航解;使用惯导误差状态反馈来改正下一历元的惯导导航解。
GPS接收机的位置和速度观测量解算出来的组合定位结果会受到一些限制。如果GPS的解算出现中断,系统仍能够生成GPS/IMU的组合结果(反向平滑算法),但是位置精度会随着时间的推移而降低,知道GPS的解算再次收敛。如果GPS接收机仅仅接收到了三颗卫星,但是在差分模式下至少需要4颗卫星,那么GPS接收机不能计算出导航解,GPS辅助惯导的卡尔曼滤波器收到的数据是没有GOS接收机辅助的数据;也不管接收机是否跟踪卫星,是否输出伪距和载波相位观测值。

2. 紧组合

紧组合指的GPS和IMU不作为独立的系统,而仅仅作为一个测量传感器;利用IMU输出到位置和速度信息来估计GPS的伪距和伪距率,与GPS输出值相比较,用差值构造观测方程,经卡尔曼滤波,获得精确的导航解。
紧组合方式的特点:GPS给IMU提供精确的位置和速度信息,帮助克服IMU的漂移误差积累;IMU给GPS提供实时的位置和速度信息,辅助GPS跟踪回路,提高GPS动态跟踪能力和抗干扰能力;在IMU的辅助下,利用GPS接收到尽可能多的卫星信息来提高滤波修正的精度,同时也能对GPS接收机信息的完整性进行检测。他是一种算法复杂,先进的组合方式。

总结:紧组合和松组合的区别

① 在部分卫星失锁的情况下,紧组合策略使用一个历元就可以结算处模糊度数,POSLV紧组合具有修复整周模糊度数的能力;
② 紧组合系统在GPS接收机信号无失锁或者短时失锁情况下,POSLV数据的实时导航定位精度能够达到厘米级。GPS失锁时间较长时,采用紧组合POSLV实时处理方式,利用个别有效卫星的历元就可以修复整周模糊度,POSLV实时处理定位精度达到分米级;
③ 与松组合相比,紧组合的优势是可见卫星数少于4颗时,这些观测值能够给惯导提供连续地解算服务,改善定位精度。紧组合策略采用GPS和IMU互相辅助,可以获得抗差性好的位置和姿态。在城市峡谷,POSLV紧组合技术仍然能够提供连续地导航服务,IMU继续提供地漂移的精度解算,GAMS和DMI辅助能抑制额外的误差漂移。POSLV紧组合技术能减少松组合的限制,能完成高精度的移动测量与定位。

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