高动态SINS/GPS超紧耦合组合导航系统的反馈式多目标信息融合理论研究

In military aviation and aerospace and vehicle civilian areas, the ultra-tightly coupled integrated navigation system in high dynamic is hot spots of the GPS / INS integrated navigation, there are important research significance and significant research value.This project is mainly on multi-source information fusion of SINS / GPS ultra-tightly coupled integrated navigation system in high dynamic conditions,include: Reliable access issues to achieve the GPS signal in high dynamic environment based on Wavelet transform and dynamic multiobjective of Integral and cleared time with the objects of SNR and the delay error;Combined with the inherent integration of feedback and cross, to put forward an multi-objective information fusion strategy with feedback based on particle filter in high dynamic environment for the ultra-tightly coupled integrated navigation system;The study of ultra-high dependability of parallel computing based on the FPGA platform for high dynamic SINS / GPS tightly coupled integrated navigation system, and experimental verification.This study will provide theoretical guidance of high dynamic GPS / SINS ultra-tightly coupled combination navigation realization which Enhance GPS signal tracking lock capacity of the integrated navigation system and improve the robustness, tracking and navigation accuracy.

在军事航空航天领域和车辆等民用领域，高动态的SINS/GPS超紧耦合组合导航系统是组合导航领域的研究热点，有重要的研究意义和高端研究价值。本项目主要研究高动态条件下SINS/GPS超紧耦合组合导航系统的多源信息融合问题，包括：以信噪比和延时误差为目标,积分及清零时间为优化变量的双目标动态优化策略，结合小波变换实现高动态环境GPS信号的可靠获取；结合固有的融合信息反馈和交叉性，提出一种基于粒子滤波的高动态SINS/GPS超紧耦合组合导航系统反馈式多目标信息融合策略；研究基于FPGA平台的高动态SINS/GPS超紧耦合组合导航系统高可信并行计算实现，并进行试验验证。本研究对增强组合导航系统对GPS信号的跟踪锁定能力, 提高组合导航的鲁棒性、跟踪能力和导航精度，对高动态GPS / SINS超紧耦合组合导航的工程实现提供理论指导。

在军事航空航天领域和车辆等民用领域，高动态的SINS/GPS超紧耦合组合导航系统是组合导航领域的研究热点，有重要的研究意义和高端研究价值。本基金围绕高动态条件下SINS/GPS超紧耦合组合导航系统的多源信息融合问题开展研究，主要研究内容包括高动态捷联惯性导航系统（SINS）建模，GPS中频数据建模，SINS/GPS超紧耦合组合导航系统的建模，多源信息融合滤波与优化算法的研究等。研究成果：1. 基于GPS信息的捷联惯性导航的对准问题研究：提出了一种计算初始姿态矩阵的新方法：该方法将姿态矩阵的计算分解成三个不同的变换矩阵分别进行求解; 通过将GPS速度、位置、以及IMU测量值可以得出坐标系之间的变换关系，从而实现粗对准。建立与粗对准结果相对应的精对准误差模型，采用卡尔曼滤波算法来估计姿态失准角，设计了粗对准过程和精对准过程的并行化计算架构。2. 针对高动态条件下卫星定位存在的问题，研究了矢量结构的GPS伪码跟踪算法;基于免疫粒子群优化粒子滤波的载波跟踪算法和基于矢量结构的伪码跟踪算法设计了新的接收机结构和算法。3.通过研究GPS的选星和导航机理，建立GPS中频数据模拟系统;并建立高动态下GPS/SINS超紧耦合导航组合仿真系统平台，开展导航融合算法研究。设计了适合于高动态环境下的超紧耦合组合导航系统结构，选用SUKF非线性滤波算法实现了超紧组合算法中的数据融合，同时研究了免疫粒子群优化算法在粒子滤波的信息融合领域的应用研究,仿真实验证明方法的有效性。4.通过本基金的理论研究，形成惯性技术和其它定位技术的信息融合滤波和优化理论，对复杂环境下机器人，飞行器和盾构设备的姿态与定位计算，具有重要的科学意义。