近空间高超声速远程机动飞行器以其极大的战略军事应用价值而得到各军事强国的重视,是未来先进快速打击战略武器发展的制高点之一。其飞行速度可达5马赫以上,最大飞行高度可达30~70公里,确保其远程快速机动飞行的安全和超视距精确打击的关键在于保障对飞行器运动信息的实时、精确和可靠获取,因此具有高可靠性和高精度的自适应容错自主导航技术成为高超声速飞行时导航领域亟待突破的关键技术。为了提高近空间高超声速飞行器自主导航精度和可靠性,本文在综合分析其飞行特点、性能提升需求的基础上,开展了近空间高超声速飞行器多源信息融合自主导航关键技术研究,提出了适用于近空间高超声速飞行器的高精度、高可靠性多信息融合自主导航方案和算法,更加充分地利用机载导航传感器测量信息,提高近空间高超声速飞行器导航系统的精度、可靠性和适应性。研究内容主要包括:近空间高超声速扰动环境下惯性/天文组合定姿、定位精度和可靠性提高方法、高超声速飞行运动激励下测量偏移动态补偿方法、多源导航信息双层融合及信息处理方法、基于动态性能评估的多源信息自适应容错导航技术。近空间高超声速飞行导航测量面临复杂的扰动环境导致天文姿态量测噪声产生非高斯特性,为此本文提出了结合广义极大似然估计和导航恒星几何构型误差模型的鲁棒自适应惯性/天文组合定姿算法。对导航星分布对天文定姿精度的影响进行了直观分析和理论推导,分析了扰动环境下星敏感器误差非高斯特性,提出了基于鲁棒滤波的高超声速飞行器组合导航算法,对于增强复杂飞行环境下导航系统的自主性和适应性具有重要意义。为提高近空间高超声速飞行中定位可靠性,设计了惯性/天文角度紧组合自适应定位系统为近空间高超声速飞行提供冗余导航定位信息。提出了基于P值质量映射的滤波器增益调节方法,提高了惯性/天文组合定位对环境影响差异的适应性。该方法可随着飞行过程中可见导航星动态变化在线评估观测质量,并准确度量各导航星高度角观测量偏差的差异,对于增强复杂飞行环境下导航系统的自主性和适应性具有重要意义。近空间高超声速飞行器姿态机动变化复杂对组合导航系统测量偏移误差产生激励影响。对此本文研究了组合导航系统测量偏移动态补偿方法。提出了导航系统位置、速度测量偏移误差的迭代补偿方法,提高了持续姿态机动条件下导航系统的测量精度;针对伪距、伪距率测量偏移难以直接补偿的问题和测量偏移模型的非线性特性,研究了包含测量偏移的线性/非线性混合组合导航模型,提高了持续姿态机动条件下导航误差状态跟踪估计性能。为提升惯性/卫星组合系统姿态测量性能,满足近空间高超声速飞行器在飞行全过程高精度导航性能的要求,本文对多源导航信息的双层融合结构及多源异类信息处理方法进行了深入研究。针对外层姿态辅助滤波器实现的初始化和状态更新等实际问题进行了研究,设计了天文辅助的惯性/卫星组合系统多源异类信息处理方法。实现了天文姿态与惯性/卫星组合系统异类测量信息的融合处理,提高了高超声速飞行姿态测量性能。针对近空间高超声速飞行器多信息融合导航系统自主快速容错的需求和联邦滤波算法对缓变故障容错性能的不足,本文研究了基于动态性能评估的多源信息自适应容错导航技术。提出了基于序贯概率比的滤波器性能评估和全局融合自适应调节方法,提高了缓变故障下多源信息融合导航系统的容错性。该方法能有效提高多信息融合导航系统对缓变故障的自适应容错调节能力,增强近空间高超声速飞行器导航系统的自主容错性能。本文设计并实现了近空间高超声速飞行器多源信息融合容错自主导航仿真验证系统,有效验证了所提出的多源信息融合容错自主导航方案和算法。通过数字和半物理仿真试验,对系统的可靠性和有效性进行了验证,为进一步开展系统的工程试验和研制奠定了良好的基础。本文的研究工作有助于增强多源信息融合导航的自主性、可靠性和适应性,所取得的研究成果对近空间高超声速飞行器自主导航系统的实现具有重要的理论和工程参考价值。