多源随机干扰下SINS/GPS组合测量系统高精度离线估计方法研究

基于惯性组合系统的高精度运动参数测量是大地测量、航空遥感等领域急需解决的核心关键技术。由于不要求数据处理具有高实时性，因此可采用离线处理的手段来获得运动参数，从而可利用所有观测数据并采用复杂但精度高的数据处理方法。.高精度SINS/GPS组合测量系统是目前测量载体运动参数的有效手段。由于实际使用环境存在多源随机干扰，使得SINS/GPS组合测量系统具有系统非线性、噪声非高斯、模型不确定等特性。本项目拟针对这些特性以及离线处理无时间限制并拥有大量观测数据的特点，建立更加精确的SINS/GPS组合测量系统高阶、非线性误差模型；在此基础上，提出新的SINS/GPS组合测量系统高精度离线滤波估计与平滑估计方法，并进行计算机仿真、半物理仿真验证以及结合具体应用的初步实验验证。预期研究成果将为提高SINS/GPS组合测量系统的精度提供新的理论和方法，为我国高精度大地测量和高分辨率航空遥感提供技术储备。

基于惯性组合系统的高精度运动参数测量技术已成为大地测量、航空遥感等领域的核心与技术瓶颈。由于不要求数据处理具有高实时性，因此可采用离线处理的手段来获得运动参数。与实时处理相比，离线处理具有可存储作业时间内的全部观测数据以及无处理时间限制的显著优点，因此可以利用所有观测数据并采用复杂但精度高的数据处理理论与方法，充分提高运动参数的测量精度。. 由捷联惯性导航系统（SINS）与全球定位系统（GPS）组成的组合测量系统是目前测量载体运动参数的有效手段。但实际使用环境存在多源随机干扰，使得SINS/GPS组合测量系统具有系统非线性、噪声和模型不确定等特征，此时如何提高组合测量系统的离线估计精度是需要重点解决的难题。本项目针对这些特性以及离线处理无时间限制并拥有大量观测数据的特点，考虑惯性测量单元标定残余误差等误差项，建立了新的且更加精确的SINS/GPS组合测量系统高阶、非线性误差模型；在此基础上，提出新的SINS/GPS组合测量系统高精度离线非线性估计方法，并通过与遥感载荷的联合测绘作业试验，对理论方法的有效性进行了验证；在理论研究的基础上，开发了SINS/GPS组合测量系统工程化离线处理软件，并成功应用于所在实验室研制的三类SINS/GPS组合测量系统（基于挠性陀螺、光纤陀螺和激光陀螺）的数据处理。本项目的研究成果为提高SINS/GPS组合测量系统的精度提供新的理论和方法，为我国高精度大地测量和高分辨率航空遥感提供了技术储备。