AbstractAn approach to enhance the performance of tightly coupled GPS/INS systems is described. First, the advantages of tightly coupled systems compared to loosely coupled systems are clarified. Then, it is shown in hardware-in-the-loop tests and in a test drive that processing time differenced carrier phase measurements instead of delta-range measurements results in an increased velocity and attitude accuracy for the tightly coupled system, which is of great importance in the beginning of a time interval with purely inertial navigation, e.g. when GPS is lost due to jamming. A measurement equation is derived allowing to process the time differenced carrier phase measurements in the navigation Kalman filter. Finally, the proposed method is applied to missile navigation systems, where significant vibrations enter the inertial sensor data.

ZusammenfassungIn diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem die Performance von tightly coupled GPS/INS Systemen gesteigert werden kann. Zunächst werden die Vorteile der tightly coupled GPS/INS Systeme im Vergleich zu loosely coupled Systemen herausgearbeitet. Anschließend wird mit Hardware-in-the-Loop Tests und einer Testfahrt gezeigt, dass die Verarbeitung von Differenzen auf einander folgender Trägerphasenmessungen anstelle der üblicherweise verwendeten delta-range Messungen zu einer Steigerung der Geschwindigkeits- und Lagegenauigkeit bei tightly coupled Systemen führt, was besonders zu Beginn einer Inertialnavigationsphase, z.B. wenn GPS aufgrund von Jamming nicht genutzt werden kann, von Bedeutung ist. Es wird eine Messgleichung vorgestellt, die es erlaubt die zeitlichen Trägerphasendifferenzen direkt im Navigationsfilter zu verarbeiten. Abschließend wird die Einsetzbarkeit des vorgeschlagenen Verfahrens in Flugkörpernavigationssystemen untersucht, die teilweise heftigen Vibrationen ausgesetzt sind, welche in die Inertialsensordaten eingehen.