高精度定位定向测姿方案———高精度定位定向测姿方案

　
  １.产品功能
　　通过双频GPS和惯性测量单元测量车辆运动过程中的位置、加速度和角速率值，并将数据记录在记录仪中，利用后处理差分和GPS/INS组合解算软件将差分基站和记录仪中的数据进行处理，计算出车辆运动过程的准确位置、俯仰角、横滚角和航向角。

  ２.主要技术指标
2.1主要功能：
　1、 测姿：输出载体的运动姿态，包括：倾斜角和俯仰角。
　2、 定位：输出GPS定位数据，确定载体的精确位置。
　3、 定向：输出载体在运动时的航向角。
2.2主要技术指标
　1、实时处理精度：
　相对定位误差：<2米
　姿态精度：<0.2度
　航向精度：<0.4度
2、后处理精度：
　位置精度：短基线（0～5公里） 5mm+1PPM
　　 中基线（5～35公里） 5CM+1PPM
　　 长基线（35～100公里） 10CM+2PPM
　姿态精度：0.1度
　航向精度：0.05度
3、接口
　输出接口：数据输出为RS422
4、电源及功耗
　直流 DC24V,功耗&le;20W
5、结构尺寸
　外形尺寸(mm)：按客户要求定制
　重量：（待定）
6、环境条件
　参照国军标“GJB 150军用设备环境试验方法”进行如下试验：
　温度：
　工作温度：-40C&ordm;- +60C&ordm;
　存储温度：-55C&ordm;- +80C&ordm;
7、 震动：6G@ 20－－2000 Hz
8、 冲击：80g（11ms,半正弦）

  3. 系统方案
3.1系统组成
　　本系统由数据处理中心、差分基站和车载移动站三部分组成。差分基站采集GPS基准数据并存储，主要由基站GPS、高增益天线、基站数据记录仪组成。车载移动站用于采集GPS原始数据、加速度、角速率值，并将数据存储。主要由GPS位置单元、航向测量单元、IMU惯性测量单元、车载数据记录仪等组成。数据处理中心由数据处理计算机、差分后处理模块、定向处理模块、GPS/INS组合解算模块组成。利用基站数据记录仪和移动站数据记录仪的数据进行差分处理，并将GPS数据和惯性测量数据 进行融合 ，精确解算出位置、姿态和航向。
3.2工作原理
   
  
  
   
  
  
　　本系统采用GPS 差分定位技术、载波相位测量技术、GPS定向技术和惯性测量技术。为提高测量精度和减少硬件复杂性，数据处理采用后处理方式。首先通过车载的GPS位置单元和航向单元采集位置和航向处理的原始数据，通过IMU惯性测量单元采集加速度和角速率原始数据，并将采集的数据存储在记录仪中。差分基站也在同时采集GPS数据，并记录在记录仪中。数据处理中心首先使用GPS后处理差分软件对车载GPS位置和地面基站GPS数据进行差分处理，得到厘米级内的定位结果和厘米/秒级的速度结果，通过定向处理软件解算高精度航向，如果车载定向单元使用的两个GPS天线在4米则定向精度可达到0.05度，然后使用GPS/INS组合解算软件对GPS定位测速结果和IMU原始数据进行高精度组合，获得更好精度的位置和姿态。
实时采集数据：

  

后处理数据：


   4 主要器件指标4.1 GPS接收机     
通道数&ge;12     
L1观测值：窄相关的C/A码伪距、P码伪距、全波长载波相位、多普勒频移     
L2观测值：P码伪距、全波长载波相位、多普勒频移     
C/A码观测噪声优于0.75米，P码观测噪声优于0.3米     
与GPS现代化后第二频率C/A码信号兼容，预留第二频率C/A码接收能力     
天线跟踪性能：具有高动态航空强跟踪能力以及多径抑制技术     
自带内部存储容量&ge;32M     
点位更新率可用户设置，最大可达10Hz     
存储温度范围：优于&ndash;40∽75℃     
操作温度范围：优于&ndash;20∽55℃     
PPS功能和精度：1pps, 50ns，高低沿可选     
加速度限制：&ge;10g     
输入信号：外部事件脉冲，高低沿可选     
输入信号：电平接收范围：2V∽5V     
输入信号：宽度接收范围：1us∽1ms     
输入信号：频率范围：&ge;300hz     
串行口数量：&ge;3     
串口波特率：&ge;115200     
电源输入范围：12V∽38V DC 2．IMU     
陀螺测量范围：&ge;150 &deg;/s     
陀螺零位漂移：&le;0.1 deg/hr     
陀螺噪声：&le;0.01deg/ h1/2     
陀螺分辨率：0.003 deg     
陀螺刻度因子误差：&le;50ppm     
加速度计测量范围：&ge;&plusmn; 10 g     
加速度计零偏：&le;20 ug     
加速度计噪声密度：&le;20 ug/ hz1/2     
加速度计分辨率：10ug     
加速度计刻度因子误差：&le;50ppm     
输出数据率：&ge;250hz     
输出数据接口：RS232/422     
输入数据接口：RS232/422     
输出数据：角速率、加速度、时间（UTC或GPST）     
输入数据：GPS实时定位结果     
输入PPS脉冲，高低沿可选     
输入PPS：电平接收范围：2V∽5V     
输入PPS：宽度接收范围：1us∽1ms     
时间同步误差：&le;10-5s     
电源输入范围：12V∽38V DC     
操作温度范围：优于&ndash;40∽60℃ 4.3 方案配置                        
            项目