MIMU/CSAC/BDS组合导航微系统的硬件设计*

2018-07-05陈德潘樊龙江孙昭行

航天控制 2018年3期

陈德潘陈帅樊龙江孙昭行

南京理工大学自动化学院，南京210094

全球卫星导航系统产业的迅猛发展改变了人们的生活方式[1]，中国自主开发研制的北斗卫星导航系统在通信系统、应急指挥和交通管理等领域均发挥了巨大的作用。然而，卫星导航系统存在的固有缺陷，使其在室内、地下和水下等物理阻碍环境以及电子对抗等复杂电磁环境下的服务性能严重下降，甚至无法正常工作。因此，未来定位导航授时(Positioning，Navigation and Timing)应用技术发展的重点是如何实现具备抗干扰性强和精度高的PNT信息服务[2]。

最近几年，国内开展了以微机电技术(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)为核心的微惯性测量单元(MIMU)和芯片原子钟(CSAC)的研究，其体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高和寿命长等优势，为微型化的组合导航系统的实现提供了可能[3-4]。

在此背景下，MIMU的输出信息经过解算可实时获取载体的位置和速度信息，但是无法克服自身偏移误差随时间积累的缺陷[5]，需要北斗导航模块进行校正。CSAC存在频率偏移问题，导致其输出结果偏离准确时间，因此需要北斗导航模块输出的1PPS(Pulse Per Second)修正误差，同时提高北斗导航模块授时精度[6]。本文设计了一种以MIMU、CSAC和BDS导航模块为构架的组合导航微系统。充分分析了三者的接口设计与配置，三者的一体化设计提高了系统的可靠性和抗干扰能力。实验表明：MIMU/CSAC/ BDS的组合导航微系统在真实跑车环境和高动态仿真环境下，可以正常工作，并输出精度较高的性能指标。