050] 在上式中，gn代表载体所在位置的重力加速度在η系的投影，〇；；，《：："分别代表地 球自转在导航坐标系下的投影和η系相对于e系运动在η系下的投影，，代表载体相对于 η系的速度，△ tk代表从k-Ι时刻到k时刻的时间间隔，下标k-1/2代表计算采用的是中间 时刻的相关量。
[0051] 当GNSS/INS组合导航模拟器生成加速度数据后，对生成的信号进行调制，并将数 据存放在数据发送缓冲区中，同时由内部时钟生成数据发送触发脉冲，并保证数据发送触 发脉冲与秒脉冲时钟沿对齐，在数据发送触发时刻，将惯性测量单元模拟数据进行输出，实 现了加速度计数据和秒脉冲的同步；
[0052] 步骤5 :根据设定的控制指令，利用转台控制器生成转台电机驱动控制指令，并保 证与秒脉冲的同步；转台控制器内部生成电机驱动控制指令触发脉冲，指令触发脉冲与组 合导航模拟器的秒脉冲信号进行同步；转台控制器根据设定的载体姿态角、姿态变化角速 率和角加速度信息计算电机驱动控制指令，并将指令存入指令缓存器中，当在控制指令触 发脉冲时刻到达时对电机进行控制，从而实现了控制指令和秒脉冲的同步；
[0053] 完成组合导航半物理仿真测试的同步控制。
[0054] 附图1为组合导航半物理仿真测试系统组成图，主要包括仿真控制计算机、GNSS/ INS组合导航模拟器、转台控制器、三轴仿真转台以及被测组合导航系统组成，按照系统组 成及其连接关系构建组合导航半物理仿真测试系统。
[0055] 其中仿真控制计算机为用户交互部分，通过仿真控制计算机来设定运动场景，配 置载体的运动轨迹、运动速度等信息。控制计算机对用户设定的运动轨迹进行离散采样后 将离散采样点发送给GNSS/INS组合导航模拟器。
[0056] 附图2为仿真控制原理示意图，在仿真控制计算机运行仿真控制软件，通过用户 界面进行参数配置，设定试验场景、仿真时间、载体运动参数、导航卫星参数、被测设备参 数，并实施仿真测试控制。计算得到的GNSS/INS组合导航模拟控制参数和姿态模拟控制参 数，分别传输给GNSS/INS组合导航模拟器和转台控制器，启动仿真测试。
[0057] 附图3为GNSS/INS组合导航模拟器原理框图，GNSS/INS组合导航模拟器根据 GNSS/INS组合导航模拟控制参数，按照一定步长生成导航信号仿真控制参数，通过信号生 成单元产生中频信号，中频信号经过上变频后形成模拟的导航射频信号，通过射频线传输 到组合导航接收机中进行模拟仿真测试，用来测试在高动态环境下接收机对新号的捕获， 跟踪能力，同时可以研究在高动态，弱信号的条件下惯导对GNSS接收机的辅助效果。GNSS/ INS组合导航模拟器根据模拟控制参数按照一定步长计算模拟的加速度计数据，并按照设 定的被测惯导误差参数添加测量误差，将仿真生成的加速度计模拟数据存放在数据发送缓 冲区中，同时由内部时钟生成与秒脉冲时钟沿对齐的数据发送触发脉冲，在数据发送触发 时刻将加速度计模拟数据按照规定的数据接口协议进行输出，实现了惯性导航数据模拟并 保证了与模拟射频信号同步。
[0058] 图4为转台控制器系统原理框图，转台控制器按照控制指令中配置的重力场模型 参数、载体轨迹、速度、加速度、姿态、姿态变化率、姿态变化加速度等参数形成转台电机控 制参数，参数计算每秒钟计算一次，将所有数据存储到电机驱动控制指令缓存中，转台控制 器采集秒脉冲信号，并生成与秒脉冲同步的指令触发脉冲。在指令触发脉冲到达时刻电机 驱动控制信号控制转台电机进行相应的姿态变化动作，转台台体变化实现了与模拟射频信 号的同步。
[0059] 图5给出了组合导航半物理仿真测试同步控制示意图，可以看到所有的控制指令 执行都采用了数据缓存和触发脉冲触发结合的方式进行了同步，避免了数据计算、数据传 输延迟带来的系统同步误差。
【主权项】
1. 一种组合导航半物理仿真测试同步控制方法，是借助于组合导航半物理仿真测试 系统来实现的，所述的组合导航半物理仿真测试系统由仿真控制计算机、GNSS/INS组合导 航模拟器、转台控制器、三轴仿真转台和被测组合导航系统组成，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤1 :在仿真控制计算机上运行仿真控制软件，通过用户界面设定实验场景，配置载 体的运动参数，包括载体运动轨迹、运动速度、姿态信息和仿真时间； 步骤2 :仿真控制软件根据配置的运动参数，生成载体运行轨迹仿真采样点，并计算各 时刻运行轨迹上载体的加速度、加加速度、角速率和角加速度信息，形成GNSS/INS组合导 航模拟器的仿真控制指令信息和转台控制器的仿真控制指令信息； 步骤3 :GNSS/INS组合导航模拟器根据仿真控制指令信息中描述的载体运动参数，结 合配置的卫星星历数据，计算卫星位置、速度、钟差、钟漂信息，经上变频形成模拟的导航射 频信号；同时，GNSS/INS组合导航模拟器根据设定的时间，利用内部高精度原子钟，形成秒 脉冲信号；秒脉冲信号与模拟的导航射频信号之间的时延信息通过模拟器通道时延标定进 行补偿，实现模拟GNSS射频信号与秒脉冲信号的同步； 步骤4 :GNSS/INS组合导航模拟器利用配置的运动参数，计算载体的位置、速度、姿态 信息，结合设定的被测组合导航系统中的惯性测量单元误差参数，仿真生成惯导模拟数据， 并将数据存放在数据发送缓冲区中，同时由内部时钟生成数据发送触发脉冲，并保证数据 发送触发脉冲与秒脉冲时钟沿对齐，在数据发送触发时刻，将惯性测量单元模拟数据进行 输出，实现了惯导模拟数据和秒脉冲的同步； 步骤5 :根据生成的转台控制器的仿真控制指令信息，由转台控制器内部生成电机驱 动控制指令触发脉冲；指令触发脉冲与GNSS/INS组合导航模拟器的秒脉冲信号进行同步； 转台控制器根据设定的载体姿态角、姿态变化角速率和角加速度信息计算电机驱动控制指 令，并将指令存入指令缓存器中，当在控制指令触发脉冲时刻到达时对电机进行控制，从而 实现了控制指令和秒脉冲的同步； 完成组合导航半物理仿真测试的同步控制。2. 根据权利要求1所述的一种组合导航半物理仿真测试同步控制方法，其特征在于所 述的同步控制方法其创新在于：采用控制量预置、延迟量估计补偿与同步脉冲触发相结合 的同步控制方法，补偿消除系统运行中的各类数据之间的同步误差，解决卫星导航信号模 拟、惯性测量模拟数据和三轴转台惯性姿态变化激励之间的同步问题。
【专利摘要】本发明公开了一种组合导航半物理仿真测试同步控制方法，本发明充分考虑组合导航半物理仿真测试系统中各分系统特性，采用控制量预置、延迟量估计补偿与同步脉冲触发相结合的同步控制方法，削除系统运行中的不同数据源的同步误差，解决GNSS/INS组合导航半物理仿真中GNSS模拟信号、惯性测量数据模拟信号和三轴转台惯性姿态变化激励之间的同步问题。
【IPC分类】G05B17/02
【公开号】CN105259787
【申请号】CN201510738530
【发明人】智奇楠, 马国驹, 王青江, 叶红军, 刘鹏飞
【申请人】中国电子科技集团公司第五十四研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月3日