● 摘要
微小型无人机因成本低、体积小等特点在很多领域得到广泛的应用。微小型导航、制导与控制系统(Mirco Guidance Navigation Control, MGNC)是微小型无人机的核心，是微小型无人机实现自主飞行并完成任务的关键。目前MGNC系统主要采用GPS/惯性松组合导航模式，而紧组合的导航精度、动态性能、鲁棒性较高，整体性能优于松组合。本文主要对GPS/惯性紧组合导航系统的信息融合方法进行研究，提高紧组合导航系统的可靠性和稳定性，解决紧组合导航系统应用于MGNC系统的工程化问题。
首先基于MGNC系统模型，完成了以伪距、伪距率为观测量的GPS/INS紧组合导航系统的模型建立工作。接着针对集中式卡尔曼滤波计算量大和容错性差等缺点，将序贯处理引入GPS/INS紧组合导航系统的信息融合中，提高了紧组合导航系统的实时性和稳定性。
其次本文针对紧组合导航系统实际工作中量测噪声时变特性所可能引起的滤波器次优甚至发散问题，将模糊逻辑理论与残差自适应滤波相结合，给出了模糊逻辑控制器设计方案，提高了MGNC系统的导航精度和抗干扰能力。同时开展了GPS/INS紧组合导航系统容错技术研究，重点研究了GPS野值的检测和补偿，系统故障检测，以及当GPS可用卫星数低于四颗时对于紧组合导航系统精度的影响。
最后本文对实验室现有MGNC系统的硬件进行了改进设计，实现关键器件的国产化。同时设计了可用于MGNC系统的GPS信号采集板，使用真实的量测信息完成了GPS/INS紧组合导航系统的静态定位实验，验证了紧组合导航系统在MGNC系统中的可用性。