随着无线电与卫星导航技术在航海领域的应用,基于惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)和全球卫星定位系统(Global Positioning System,GPS)的组合导航技术成为高精度、高可靠性导航领域的研究热点。由于海上作业环境复杂,如何确保舰船导航系统的精确性和高抗扰性,成为需要解决的关键问题。本文在INS/GPS组合导航系统的基础上,对真实环境运载体进行简化,建立组合导航系统的仿真应用模型,分析其在真实环境中的误差特性;针对多种误差来源,设计改进的SAGE-HUSA自适应卡尔曼滤波器和基于偏最小二乘法的抗差滤波器,实现高性能的组合导航系统。主要研究工作包括:(1)深入了解惯性导航系统的建模过程,针对惯性导航系统的复杂性及弱稳定性问题,在实际模型的基础上对其进行必要的简化,建立捷联惯导加速度计和陀螺仪元器件的仿真模型,预测载体的运行轨迹;通过和实际的输出数据比较来验证所建模型的普适性和准确性,为下一步实现组合导航系统提供数学平台,同时为数据融合滤波器的设计提供数据源。(2)考虑组合导航系统在实际环境中的多种误差,分析惯导在运行过程中的误差传播特性,搭建INS/GPS组合导航系统的模拟真实环境,实现其位置和速度等参数的模拟更新;对误差特性进行仿真并比较分析,为建立组合导航系统的最优误差模型提供理论基础,对滤波器的设计提出要求。(3)基于误差传播特性分析,整合两种最优误差模型,实现基于数据融合滤波的组合导航系统器。一方面设计改良的自适应滤波器,采用SAGE-HUSA算法实时修正模型参量,同时简化运算过程中的计算量,提高导航系统准确性和实时性;另一方面设计基于偏最小二乘法(PLS)的抗差卡尔曼滤波器,通过迭代法不断调节组合导航中的异常值,实现高性能的组合导航系统。