Рассмотрен метод комплексирования выходных данных мобильных спутниковых навигаторов наземных транспортных средств (ТС) и измерений автономных грубых инерциальных микроэлектромеханических (МЭМС) датчиков. Интеграция спутниковой и инерциальной навигационных систем (НС) выполнена на уровне тесносвязанных систем. Традиционные методы тесной интеграции изначально имеют методические ошибки, обусловленные допущением о малости отклонений погрешностей измерений инерциальных датчиков от их модельных значений и, соответственно, применением процедур линеаризации к этим модельным уравнениям. На практике же оказывается, что работу МЭМС датчиков на длительных временных интервалах и в различных условиях эксплуатации недопустимо описывать с помощью линейных моделей уравнений ошибок. Априорно неизвестный рост погрешностей линеаризации предопределяет известные проблемы со сходимостью стохастических фильтров. Например, в условиях деградации наблюдаемого спутникового созвездия время установления оценок может достигать десятков минут. Подобные временные провалы в навигационных измерениях для НС транспортных средств, используемых в реальном времени, недопустимы. Разработан метод комплексирования измерений грубых инерциальных датчиков и выходных данных мобильных спутниковых навигаторов ТС, основанный на нелинейной фильтрации в пространстве состояний. Метод обеспечивает устойчивое непрерывное оценивание полного вектора состояния наземного ТС с достаточной точностью в условиях деградации видимого спутникового созвездия. Кроме того, метод работоспособен при полном отсутствии спутниковой информации в течение временных интервалов длительностью не более 1 минуты. Процедура начальной коррекции по полному созвездию спутников, обязательная для традиционных тесносвязанных схем интеграции, не требуется вовсе. Для реализации синтезированного подхода требуются принципиально меньшие вычислительные затраты в сравнении с традиционными методами тесной интеграции. Так, для непрерывного оценивания и регистрации параметров ТС с дискретностью 0,02с достаточным является использование вычислителя с производительностью всего 1,25 DMIPS/MГц. Ограничением предложенного метода является допущение о том, что ТС движется только по автомобильным дорогам, координаты которых отражены в цифровых навигационных картах.

The Tightly Coupled low cost microelectromechanical systems (MEMS) ins and GPS navigation systems has been realized. The decision enables a high sampling frequency registration of a linear and angular parameters of the motor vehicles with high precision in case of degradation of the visible satellite constellation. The traditional methods of tightly integration of inertial-satellite navigation systems (IS NS) initially have a methodical error caused by linearization of a dynamic error models of inertial navigation systems and measurement models of satellite navigation systems (SNS). Ability to perform linearization procedure is justified by assumption that the deviation of measurement errors from their model values is small. When solving the dynamic equations of errors of inertial navigation systems, which are the variational equations, methodical errors occur inevitably. These errors result from the assumption about the smallness of the measurement errors of inertial sensors and from procedures of linearization of the model equations. At the same time, when using the rough strapdown inertial navigation system (SINS) implemented based on technology of MEMS as the part of IN SS, such an assumption is unacceptable and causes a significant increase in the above-mentioned methodical errors. In tightly associated integrated navigation systems such an a-priori unknown increase of methodical linearization error, for example, determines the known problems with convergence of complicated stochastic filters. Therefore, the method of integration of low cost SINS and GPS navigation that would eliminate the loss of non-linear relationships in the construction of optimal estimation procedures of navigation parameters in IS NS has been considered. The assumption of the algorithm is that a vehicle moves along the roads, the coordinates of which are reflected in navigation digital maps.