SINS輔助GNSS關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、GNSS現(xiàn)代化進(jìn)程不斷推進(jìn)，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(wèn)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(hào)的可獲得性上的脆弱性，包括弱信號(hào)、高動(dòng)態(tài)、多路徑，以及強(qiáng)干擾等條件下的信號(hào)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(jiàn)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(hù)需求，多層面的信息融合等

2、。
　　綜合對(duì)比天基、地基增強(qiáng)GNSS，SINS輔助增強(qiáng)GNSS，以及軟件無(wú)線電增強(qiáng)GNSS的方法，GNSS/SINS組合是實(shí)現(xiàn)高精度、高動(dòng)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(shí)間內(nèi)定位相對(duì)精確的優(yōu)勢(shì)，削弱環(huán)境因素對(duì)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(wèn)題進(jìn)行研究。首先從接收靈敏度，信號(hào)抗干擾能力，導(dǎo)航定位精度和信號(hào)快速捕獲四

3、個(gè)角度，對(duì)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(jìn)行分析，并針對(duì)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(kāi)研究。
　　深入分析了基于信號(hào)處理層次的接收機(jī)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(cè)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(guò)互TK算子度量參

4、考信號(hào)與測(cè)量信號(hào)的一致性，獲得測(cè)量信號(hào)中直接信號(hào)分量及多徑分量相對(duì)于參考信號(hào)的碼時(shí)間延遲，實(shí)現(xiàn)小碼片多徑時(shí)間延遲的檢測(cè)。利用互TK算子對(duì)于不同時(shí)延量及信號(hào)能量的多元衰減，實(shí)現(xiàn)直接信號(hào)與多徑信號(hào)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(shí)延估計(jì)方法，將其與互TK能量算子相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種多徑時(shí)延參數(shù)估計(jì)碼跟蹤結(jié)構(gòu)。在跟蹤微分控制自適應(yīng)多徑時(shí)延參數(shù)估計(jì)碼跟蹤環(huán)路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種SINS輔助的GNSS接收機(jī)多徑抑制碼跟蹤結(jié)構(gòu)。<

5、br>　　剖析了接收機(jī)自主完好性故障檢測(cè)及故障識(shí)別原理，分析了可見(jiàn)衛(wèi)星信息冗余情況下的故障檢測(cè)方法，驗(yàn)證了冗余信息對(duì)于接收機(jī)自主完好性控制能力的改善?；诮M合濾波新息殘差統(tǒng)計(jì)原理，設(shè)計(jì)了一種完好性控制框架，提出一種引入SINS輔助的GNSS接收機(jī)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(jiàn)星信號(hào)，優(yōu)化水平精度因子HDOP及垂直精度因子VDOP，實(shí)現(xiàn)了在可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)量不足五顆情況下的單星故障檢測(cè)及對(duì)快變故障的高效檢測(cè)。針對(duì)新息殘

6、差統(tǒng)計(jì)方法對(duì)于慢變斜坡故障檢測(cè)方面的缺陷，設(shè)計(jì)了一種基于新息殘差統(tǒng)計(jì)及外推算法的綜合完好性控制方案，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)于快變故障的迅速檢測(cè)，慢變故障的有效檢測(cè)，以及多星故障的檢測(cè)問(wèn)題。
　　推導(dǎo)了分布式、集中式兩種超緊組合導(dǎo)航實(shí)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(wú)跡粒子濾波（UPF）算法作為研究對(duì)象，歸納組合導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)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(yàn)證超緊組合方式對(duì)載波跟