● 摘要
全球卫星导航系统(GPS)、惯性导航系统(INS)和联合战术信息分布系统(JTIDS)组合而成的导航系统是目前和未来军事作战领域主要的导航手段。结合我国现有技术水平，研制JIDS/INS/GPS组合导航系统，增强各军种的整体作战能力，对我国的国防建设和提高国际竞争力具有重大意义。JIDS、INS以及GPS在精度、可靠性、使用范围等方面各有优缺点，研究组合导航系统信息融合技术就是将这些子系统有机的组合起来，提高整个导航系统的综合性能。本论文针对JIDS/INS/GPS组合导航系统的信息融合，重点研究了改善定位精度和容错性的一些关键和难点问题。 1、研制了JIDS/INS/GPS组合导航系统组网工作仿真软件。仿真软件包括系统参量设置、组网工作环境模拟、成员组合导航定位、数据存储及处理等模块。仿真软件为JIDS/INS/GPS组合导航滤波算法的研究，提供了有效的仿真和验证平台。 2、在深入研究卫星导航系统几何精度因子的基础上，提出了改善课题组自制软件GPS接收机导航定位性能的滤波算法。GPS接收机静态和跑车定位实验表明，加入滤波算法提高了软件GPS接收机的定位精度和在卫星信号被遮挡时定位的连续性。GPS接收机定位精度的提高，也改善了JIDS/INS/GPS组合导航定位精度。 3、JIDS网络统一时系的建立，包括JIDS时基设置、RTT实现方式和各等级成员校时方法。有关成员的时空分布，针对基准成员和一级成员RTT时隙分布，提出了RTT均匀分配方法，以保证任意工作时间段内，有适当的JIDS导航源的数量、相对几何位置和时间质量，有效提高了JIDS网络成员的定位精度。 4、对组合导航联合滤波算法精度做了较深入的理论分析，包括影响精度的主要因素、不同协方差分配和观测质量下的联合滤波状态精度及子滤波器状态形式对联合滤波状态精度的影响。基于理论分析的结论，设计了JIDS/INS/GPS组合导航联合滤波算法，使系统获得与集中滤波算法基本相同的定位精度，还有效减小了滤波计算量。 5、对组合导航联合滤波器容错性能的理论分析，明确了融合方法对主滤波器容错性能的影响，以及协方差分配方法与子滤波器容错性能的关系。在以对角矩阵加权的融合算法基础上，引入容错因子，实现了全局容错融合，并提出了考虑容错性的协方差分配方法，可提高JIDS/INS/GPS组合导航系统在子系统有缓变故障情况下的容错能力和定位精度。 组网工作仿真验证了JIDS/INS/GPS组合导航联合滤波器的精度和容错性。上述研究工作为JIDS/INS/GPS组合导航系统的工程研制提供了理论依据和技术支持。部分研究成果已在实际工程项目中得到了应用：（1）某厂研制的JIDS端机导航处理器采用了JIDS/INS组合导航滤波算法，外场跑车组网导航实验效果较好，定位精度在100米以内；（2）课题组自行研制的软件GPS接收机加入了滤波定位算法，静态和跑车实验定位精度和连续性均较好；（3）为十一五预研项目《多导航源(JIDS/INS/GPS)信息融合、容错技术》的后续研究提供了技术基础。