● 摘要
北斗卫星定位系统(以下简称CNSS，Compass Navigation Satellite System)是中国独立自主研制的新一代卫星导航定位系统。不远的将来，将会出现GPS、Galileo、GLONASS以及中国的CNSS四大系统并存的格局，而单系统存在定位精度不足、完好性较差的缺点，因此研究多卫星导航系统的组合导航技术对卫星导航在各领域的深入应用意义重大。同时，这对于今后北斗卫星定位系统的大面积推广和应用，也具有十分重要的意义。本文的研究工作是依托“GPS/CNSS高动态导航接收机原理样机”项目开展的，针对研制过程中所涉及到的GPS/CNSS组合导航定位算法、完好性监测、卫导与惯导融合等相关技术展开研究。论文中先由单系统定位原理得到GPS/CNSS组合系统的数学模型；接下来在具体实现中，首先完成读取导航电文及伪距观测量值、解析导航电文、根据导航电文计算卫星位置及速度、伪距观测量修正等功能，然后采用加权最小二乘法来完成定位解算；最后的测试结果表明，CNSS/GPS的权重比选取为3时最优。课题在研发的过程中，还发现双系统模式下，由于硬件资源比较紧张，通道一致性较差；通过大量的测试，发现通过软件修正伪距观测量的方法能较好的“改善”通道一致性，从而提高定位精度。接收机自主完好性监测算法是利用接收机自身的冗余观测量进行故障检测和故障识别。这里采用基于最小二乘残差的故障检测和识别方法。测试结果表明，此方法能满足完好性监测的功能要求。卫导与惯导的组合采用松耦合方式。建立了集中式卡尔曼滤波的状态方程和量测方程，并针对位置、速度组合的卡尔曼滤波方式进行了仿真测试。结果表明采用松耦合方式的组合导航系统，其定位和测速性能要优于单一导航系统。最后，对论文的主要研究内容做了一个总结，同时提出了下一步继续研究的突破点。