本文以GPS/SINS组合导航系统在飞机、导弹等高动态运动载体上的应用为背景,针对高动态场景下,以导航参数误差为状态量的间接法GPS/SINS组合导航系统精度出现恶化的问题,开展了以导航参数为状态量的直接法GPS/SINS组合导航技术研究。阐述选题背景和意义。综述GPS/SINS组合导航系统间接法、直接法与滤波估计算法的国内外发展及研究现状,分析直接法在高动态运动场景下的应用前景和重要意义。论文还简要介绍GPS、SINS与间接法GPS/SINS组合系统的基本原理和模型,为后续研究奠定基础。开展直接法GPS/SINS组合导航系统模型的研究。确定以位置、速度等导航参数为组合滤波状态,SINS为关键子系统的东北天GPS/SINS组合系统方案;根据SINS系统力学原理,建立基于SINS输出的速度、位置、姿态,以及陀螺、加速度计随机误差的组合系统状态转移模型,并对状态转移模型进行仿真验证;根据GPS系统的输出信息和系统状态的关系,建立以GPS输出位置、速度为量测量的组合系统量测模型;对建立的直接法状态转移模型的非线性特性进行分析,设计基于直接法组合系统的粒子滤波估计算法。开展直接法GPS/SINS组合导航系统的软件实现和仿真分析。利用MATLAB开发软件以实现所建的直接法组合模型;根据典型高动态载体运动,设计匀速直线运动和高过载圆周运动的动态场景,开展直接法组合导航系统的性能仿真与验证。仿真验证结果表明,本文建立的直接法组合系统模型是正确的。在组合系统滤波精度上,直接法粒子滤波效果好于间接法卡尔曼滤波。非线性高动态系统下,间接法卡尔曼滤波无法对组合系统进行有效滤波,而直接法粒子滤波可以对组合系统进行有效滤波。