分布式POS时间同步算法及软件设计摘要：分布式POS是一种基于惯性/卫星组合技术的柔性基线多节点高精度时空测量系统，是多任务航空遥感载荷高精度成像的关键装置。为了实现分布式POS系统高精度数据融合，该文设计了分布式POS数据采集以及数据融合的时间同步算法，设计分布式POS传递对准算法，编写分布式POS数据处理电路软件，并对算法进行车载实验验证。实验结果表明，分布式POS时间同步算法实现了分布式POS各节点位置、速度、姿态信息的高精度测量。中图分类号：TN911?34；V243.5文献标识码：A文章编号：10047373X(2016)08?0001?05DesignoftimesynchronousalgorithmandsoftwareforairbornedistributedPOSJIALidong,LlJianli,YEWen,BAILijian(KeyLaboratoryforInertialTechnology,BeihangUniversity^Beijing100191,China)Abstract:ThedistributedPOSisaflexiblebaselinemulti?nodehigh?precisionmeasurementsystembasedonSINS/GPSintegratednavigationtechnique・Itisakeyhigh?accurateimaging关键词:分布式POS；多传感器；数据融合;时间同步deviceformultitaskairborneloadingremotesensors・Forhigh?precisiondatafusionoftheairbornedistributedPOS,atimesynchronizationalgorithmfordataacquisitionanddatafusionofthedistributedPOSisproposedinthispaper.Atransferalignmentalgorithmwasdesigned・ThesoftwareofdataprocessingcircuitforthedistributedPOSwascompiled・Thevehicle?mountedexperimentwascarriedouttovalidatethealgorithm・Theexperimentresultsshowthattheproposedtimesynchronizationalgorithmrealizedthehigh?precisionmeasurementofmulti?mode"sposition9velocityandattitudefordistributedPOS.Keywords：distributedPOS；multi?sensor；datafusion；timesynchronization0引言机载对地观测系统是以飞机为观测平台，利用成像载荷获取地球表层大范围、高精度.多层次空间信息的一种尖端综合性技术［1］，随着高分辨率航空遥感技术的发展，新型航空遥感系统如基于同一飞行平台的高效多任务载荷联合成像系统、阵列天线SAR系统逐渐成为提高航空遥感成像效率和分辨率的有效手段，由于多个或多种观测载荷安装在飞机的不同位置，迫切需要开展分布式位置姿态系统(PositionandOrientationSystem,POS)研究，解决多个成像载荷时空信息精确测量难题［2］。分布式POS是一种基于惯性/GPS(GlobalPositioningSystem)组合及传递对准技术的柔性基线多节点高精度时空测量装置，已成为航空遥感的关键技术之一［3?4］。对于同一载机的多种或多个观测载荷，采用传统的单一POS显然无法满足不同安置点多载荷的高精度运动参数测量的需求,而且因体积、重量、成本等因素的限制，在各观测载荷处均安装一个高精度POS也不现实。因此，迫切需要建立起高精度分布式POS系统［5］。较为可行的分布式POS系统由一个高精度主POS和多个子惯性测量单元(InertialMeasurementUnit,IMU)组成。其中子IMU依靠主POS高精度位置、速度、姿态等运动参数对其进行传递对准实现子IMU运动信息精确测量。本文设计了分布式POS数据采集以及数据融合两个层次的时间同步算法，进行了分布式POS数据处理计算机的软件设计,为验证算法有效性，进行了车载实验验证。实验结果表明，本文所设计算法实现了分布式POS的基本功能，能够测量主/子节点高精度位置、速度、姿态信息。I分布式POS组成及特点机载分布式POS由安装在机体中轴上的主POS和对称分布在两侧机翼下方的两个子IMU构成。如图1所示，主POS由一个高精度的主IMU,GPS天线以及安装在机舱内的数据处理计算机组成，其工作原理与传统单一POS相同，由数据处理计算机将GPS数据与主IMU惯性导航数据进行卡尔曼滤波，输出主节点高精度的位置、速度、姿态信息。子IMU利用传递对准技术,将主POS的实时导航结果与自身惯性导航数据融合，获取子节点高精度的位置、速度、姿态信息。分布式POS是典型的多传感器测量系统，相比于传统单一POS,更多的传感器数量带来了更复杂的时间同步问题；此外,子IMU需要利用传递对准技术，将杆臂补偿后的主POS实时导航结果与自身惯性导航数据进行传递对准...