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全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)可全天候、全天时、连续地提供高精度导航信息,但高动态和弱信号的局限性在很大程度上制约着其发展和应用,为了在高动态、弱信号、强干扰等复杂条件下进一步提高导航系统的综合性能,基于惯性信息辅助的分布式超紧组合导航系统已成为导航领域的当前科研热点和今后发展方向,随着我国自主研发的北斗卫星导航系统逐渐成熟,提高北斗接收机的导航性能和拓展其应用范围已迫在眉睫。 本文以某国家自然科学基金资助项目及某重点国防项目为研究背景,以高动态惯性辅助卫星导航关键技术为研究对象,主要工作点和创新点如下: 1.基于常规并行捕获算法、常规跟踪环路、载波相位平滑伪距算法、最小二乘导航算法等采用MATLAB完成了GPS软件接收机,针对电离层延时模型修正误差逐渐累积、周整模糊度跳变严重影响载波相位等缺点提出了一种积分多普勒平滑伪距导航算法,并对比分析了两种平滑伪距导航算法的导航性能。 2.在深入研究常规串行捕获算法、常规并行捕获算法、常规惯性辅助捕获算法的基础上提出了一种改进的惯性辅助捕获算法,采用CZT变换进一步精细估计多普勒频移和码相位,并通过高动态仿真实验验证该算法在捕获时间、捕获精度、检测统计等方面的可行性和优越性。 3.详细分析了积分时间、信号载噪比、环路带宽和动态应力对各跟踪环路测量误差的影响,基于常规跟踪环路设计了一种惯性辅助跟踪环路,并对比分析了两者环路结构和稳态性能,针对载体机械振动和接收机晶振频漂带来的频率偏移提出了晶振频漂滤波算法,针对数据通信延时提出了惯性全信息辅助算法,针对弱信号环境研究了最优带宽自适应算法,通过信号中断和环路失锁仿真实验验证了惯性辅助跟踪环路算法。 4.基于各种设备分别搭建了基于惯性辅助卫星导航的软件接收机仿真系统、半实物仿真系统和实物车载系统,通过软件接收机仿真实验、半实物仿真实验和实物车载实验对惯性辅助卫星导航关键技术进行实验验证和性能分析,为GNSS/SINS超紧组合导航技术的进一步理论研究和工程实现奠定了重要基础。