SINS輔助GNSS關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、GNSS現(xiàn)代化進程不斷推進，在軍事、民用領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。然而，GNSS定位性能受環(huán)境限制、易受干擾的問題始終難以解決，其脆弱性體現(xiàn)在：（1）外部工作環(huán)境惡劣的情況下，信號的可獲得性上的脆弱性，包括弱信號、高動態(tài)、多路徑，以及強干擾等條件下的信號處理；（2）導(dǎo)航信息欠佳條件下的信息融合技術(shù)存在的局限性，包括可見衛(wèi)星幾何分布構(gòu)型不佳情況下的定位解算、系統(tǒng)存在信息故障情況下的冗余數(shù)據(jù)判斷及處理，以及適應(yīng)不同用戶需求，多層面的信息融合等

2、。
　　綜合對比天基、地基增強GNSS，SINS輔助增強GNSS，以及軟件無線電增強GNSS的方法，GNSS/SINS組合是實現(xiàn)高精度、高動態(tài)、高靈敏度定位的有效技術(shù)手段，該模式充分發(fā)揮SINS工作不受外部環(huán)境干擾，短時間內(nèi)定位相對精確的優(yōu)勢，削弱環(huán)境因素對GNSS性能的影響。
　　課題圍繞引入SINS輔助改善GNSS工作受到環(huán)境限制情況下的若干關(guān)鍵問題進行研究。首先從接收靈敏度，信號抗干擾能力，導(dǎo)航定位精度和信號快速捕獲四

3、個角度，對GNSS導(dǎo)航定位系統(tǒng)工作受限情況下需要改善的系統(tǒng)性能指標(biāo)及SINS輔助GNSS系統(tǒng)基本框架進行分析，并針對SINS輔助碼跟蹤結(jié)構(gòu)的多徑抑制技術(shù)，SINS輔助GNSS的自主完好性控制方法，以及組合導(dǎo)航非線性濾波算法展開研究。
　　深入分析了基于信號處理層次的接收機多徑誤差抑制技術(shù)，根據(jù)窄相關(guān)多徑抑制技術(shù)原理，以TK能量算子相關(guān)峰值檢測為基礎(chǔ)，引入互TK能量算子，提出SINS輔助的碼跟蹤環(huán)路多徑抑制方案。通過互TK算子度量參

4、考信號與測量信號的一致性，獲得測量信號中直接信號分量及多徑分量相對于參考信號的碼時間延遲，實現(xiàn)小碼片多徑時間延遲的檢測。利用互TK算子對于不同時延量及信號能量的多元衰減，實現(xiàn)直接信號與多徑信號的準(zhǔn)確分離。提出了一種采用跟蹤微分控制器的自適應(yīng)多徑時延估計方法，將其與互TK能量算子相結(jié)合，設(shè)計了一種多徑時延參數(shù)估計碼跟蹤結(jié)構(gòu)。在跟蹤微分控制自適應(yīng)多徑時延參數(shù)估計碼跟蹤環(huán)路的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種SINS輔助的GNSS接收機多徑抑制碼跟蹤結(jié)構(gòu)。<

5、br>　　剖析了接收機自主完好性故障檢測及故障識別原理，分析了可見衛(wèi)星信息冗余情況下的故障檢測方法，驗證了冗余信息對于接收機自主完好性控制能力的改善?；诮M合濾波新息殘差統(tǒng)計原理，設(shè)計了一種完好性控制框架，提出一種引入SINS輔助的GNSS接收機的自主完好性控制方案。利用慣性信息及衛(wèi)星星歷構(gòu)造虛擬可見星信號，優(yōu)化水平精度因子HDOP及垂直精度因子VDOP，實現(xiàn)了在可見衛(wèi)星數(shù)量不足五顆情況下的單星故障檢測及對快變故障的高效檢測。針對新息殘

6、差統(tǒng)計方法對于慢變斜坡故障檢測方面的缺陷，設(shè)計了一種基于新息殘差統(tǒng)計及外推算法的綜合完好性控制方案，從而實現(xiàn)系統(tǒng)對于快變故障的迅速檢測，慢變故障的有效檢測，以及多星故障的檢測問題。
　　推導(dǎo)了分布式、集中式兩種超緊組合導(dǎo)航實現(xiàn)方案的物理原理，建立了分布式組合系統(tǒng)方程。分析了現(xiàn)有非線性濾波算法，選取無跡粒子濾波（UPF）算法作為研究對象，歸納組合導(dǎo)航系統(tǒng)無跡粒子濾波算法流程；將UPF算法引入超緊組合導(dǎo)航結(jié)構(gòu)，驗證超緊組合方式對載波跟