● 摘要
升力式再入飞行器再入段导航系统的精度和可靠性是其实现平稳精准着陆的必要前提和重要保证。再入段具有速度变化大、存在“黑障”、阻力大、可用导航方式相对单一等特点。本文以升力式再入飞行器为研究对象，对再入段SINS及其出“黑障”后与GNSS组合系统的关键技术进行深入研究。具体的研究工作如下：
首先，对以地心惯性系为导航系的SINS在再入段的误差传播特性进行了分析。采用协方差分析法，获得了系统误差源影响导航精度的重要性程度，提高仿真分析效率。为了在“黑障”区使用辅助高度来抑制惯导发散，设计了阻尼回路并确定了阻尼系数。通过仿真验证了协方差分析法的有效性和阻尼回路抑制惯导发散的作用。
其次，为了提高SINS/GNSS松组合在工程应用中的性能，针对GNSS观测含有色时变噪声的情况，设计了一种根据滑动窗口内新息序列在线判断噪声性质并在施密特滤波器和基于新息自适应估计滤波器间自适应切换的方法。针对系统中存在的时间同步误差，采用状态扩维方法对其进行在线估计。通过仿真验证了方法的有效性。
然后，研究了SINS/GNSS紧组合下SINS辅助GNSS完好性监测方法，包括故障检测、识别与隔离算法。通过仿真验证了方法对阶跃故障和斜坡故障的检测性能。
最后，在北斗软件接收机基础上，对SINS/GNSS超紧组合方法展开了初步研究。利用SINS辅助实现了北斗软件接收机的快速启动捕获、重捕获以及高动态环境下的环路稳定跟踪。在高动态轨迹下验证了惯性辅助对提高接收机的捕获和跟踪性能的作用。