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GNSS/INS深组合系统将GNSS与INS两个系统信息进行深层次融合,有标量深组合与矢量深组合两种方式。其中,标量深组合由于存在鲁棒性好、实现简单、不需要对各个通道及环路进行大幅度改动、实现难度小、可普及性强的优点而被广泛采用。本文以GNSS/INS标量深组合中INS辅助PLL环路的定量建模和分析作为研究目标,研究内容包含了系统的误差建模、器件选择、参数优化等方面的理论,本文的主要工作包括:1、针对深组合系统中INS辅助支路对GNSS载波跟踪环路所引入的误差缺少完备的误差分析模型,本文提出了一种INS辅助PLL的误差建模方法,将常用于评估INS器件性能的加速度计零偏、陀螺漂移、标度因数误差进行Laplace域(s域)建模,并将辅助延迟考虑在内,定量分析了INS辅助PLL载波跟踪环的误差。理论分析和仿真验证表明:辅助延迟误差是影响跟踪误差暂态特性的主要因素,但是最后会逐渐趋近于零;而陀螺漂移所引起的相位跟踪误差却是随时间增加而累积的,所以跟踪环路的稳态性能在很大程度上受它的影响;标度因数误差对环路特性的影响与载体动态有关。通过该建模方法,对跟踪环路的暂态特性和稳态特性进行了定量分析,为其后续的器件选择理论、参数优化理论的提出以及工程实现提供了理论基础。2、针对深组合系统的INS器件选择与误差校正规则缺乏理论指导问题。本文在系统误差建模和分析的基础上,研究分析了不同等级INS辅助PLL的可用性,并在此基础上提出了一种INS器件的选择策略和误差校正时间设置方法。该方法指出:当噪声带宽大于3.08 Hz,对INS误差校正的时间间隔等于1 s时,低精度INS可保证系统的可用性;中精度INS可以在带宽为5 Hz的情况下,在581 s的校正间隔内保证INS辅助PLL的跟踪误差不超过门限;而高等级INS可在无校正的情况下实现对PLL的较长时间辅助,当带宽为5 Hz时,辅助时间可达5小时以上。同样地,当INS器件选定时,可采用类似的误差校正理论对校正时间间隔进行设置。该理论可直接应用于工程实践中INS器件的选择和误差校正,指导系统降低成本和功耗。3、针对INS辅助支路的误差建模不完善导致的环路参数无法求取最优值、PLL的环路跟踪误差无法实现最小化的问题,本文在误差模型的基础上提出了一种自适应最优带宽调整算法。理论分析和仿真实验均表明,自适应最优带宽可以有效抑制INS中的误差积累对环路跟踪特性造成的影响,并能够提高跟踪环路在复杂环境(主要指载体动态变化和接收信号的载噪比变化)下的跟踪性能:当采用低等级INS对PLL辅助时,该算法保证跟踪误差在5 s内的误差积累不会超过1°,相比传统固定带宽的方法,误差降低约10倍;当载体加速度变化范围为-40~120m/s~2,载噪比变化范围为36~50 dB?Hz时,该算法能够使环路始终保持稳定跟踪,保证跟踪误差不超过门限值。该研究成果能够为工程实践中的参数设置和系统性能优化提供指导。综上,本文的研究围绕标量深组合展开,对INS中的多种误差源进行s域模型分析,并在该误差建模的基础上提出了一种INS器件选型策略和一种自适应最优带宽调整算法,为工程实践中的标量深组合导航系统定量分析提供了理论依据和系统实现的指导方法。