【摘 要】
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目前,智能化时代已经到来,高精度导航定位技术已经深入到自动驾驶、移动测图、智能测绘等众多领域。GNSS/INS组合导航系统将GNSS技术与INS技术的优势互补,能够为用户提供精度高、连续性强、稳定性好、信息齐全的导航结果,是目前大多数高精度导航系统必不可少的组成部分。本文围绕GNSS/INS组合导航技术展开了一系列的研究,将理论与实践并重,研发高精度GNSS/INS组合导航数据处理软件。主要研究内
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目前,智能化时代已经到来,高精度导航定位技术已经深入到自动驾驶、移动测图、智能测绘等众多领域。GNSS/INS组合导航系统将GNSS技术与INS技术的优势互补,能够为用户提供精度高、连续性强、稳定性好、信息齐全的导航结果,是目前大多数高精度导航系统必不可少的组成部分。本文围绕GNSS/INS组合导航技术展开了一系列的研究,将理论与实践并重,研发高精度GNSS/INS组合导航数据处理软件。主要研究内容与成果如下:（1）详细推导了短基线情况下的PPK数学模型和基于消电离层组合的多模PPP数学模型。通过IGS基站数据和车载实测数据对两种高精度GNSS定位技术进行了分析,结果表明:PPK可实现动态厘米级定位精度;对于静态模式,多模PPP可实现厘米级定位精度,对于非完全开阔的动态场景,多模PPP可实现亚米级定位精度。（2）研究了当地导航坐标系下的捷联式惯性导航基础。推导了捷联惯导机械编排算法和误差方程,分析了IMU误差源及零偏建模方法,详细介绍了几种常用的姿态初始对准方法。（3）以高精度GNSS定位数学模型为基础,推导了GNSS/INS松组合、PPK/INS紧组合和多模PPP/INS紧组合的系统状态模型和观测模型,同时对GNSS/INS组合导航中几个关键技术问题进行了研究,这包括GNSS与INS的时空同步、INS辅助GNSS抗差与周跳探测、前后向平滑算法等技术。（4）以本文的研究内容为理论基础,研发了具备GNSS/INS松组合与紧组合数据处理能力的开源软件GINav。通过车载实测数据对GINav软件所能实现的导航性能进行了评估,结果表明:（1）PPK/INS松组合和紧组合均能实现动态厘米级定位精度,而紧组合定位测速定姿精度和模糊度固定率均显著优于松组合,PPK/INS松、紧组合的测速和定姿精度很大程度上取决于IMU精度等级;（2）多系统GNSS的组合可以加快PPP/INS紧组合收敛时间,提高导航解算精度;（3）对于开阔场景,PPP/INS松组合和紧组合均可实现动态厘米级三维定位精度,而紧组合导航解精度优于松组合,这得益于在紧组合中利用了INS辅助GNSS质量控制;（4）前后向平滑算法能够改善PPK/INS紧组合和多模PPP/INS紧组合的导航精度,有效解决初始化收敛过程中导航精度差的问题。
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