广义延拓动态滤波定位方法研究与实现

Abstracts: Multisource heterogeneous blending universal positioning technology which consists of multi-GNSS, multi-sensing system and other available measurement signals has gradually become research focus and development direction in future navigation and location fields. Research and development on independent innovation, high precision, flexible and practical filtering theory and technology has vital scientific significance and high construction value. Based on generalized prolongation approaching theory and dynamic filtering theory, combined with current navigation positioning status and future development trend, the research explores and builds a kind of innovative generalized prolongation filtering method and its dynamic filtering positioning model and algorithm. The research mainly focuses on the building of generalized prolongation filtering theory and on the foundation of mathematics of its filtering performance analysis. Tight and deep coupling dynamic filtering positioning method implementation and application by multisource heterogeneous measurement blending is also a research focus. On the basis of existing hardware technology, the research sets up prototype experiment systems, tests and verifies relative theory and algorithm, and provides instruction and measurement for the method’s application in future navigation positioning field and industry.

摘要：多GNSS、多传感系统及其他可用测量信号所组成的多源异质融合普适定位技术已逐渐成为未来导航定位领域的研究热点与重要发展方向。研究和发展自主创新、高精度及灵活实用的滤波理论与技术具有非常重要的科学意义和工程价值。本研究基于广义延拓逼近思想和动态滤波相关理论，结合当前导航定位现状及未来发展趋势，探索和建立一类创新的广义延拓滤波方法及其动态滤波定位模型与算法。重点研究建立广义延拓滤波理论及其滤波性能分析的数学基础，以及在多源异质测量融合下的紧深耦合动态滤波定位方法的实现与应用。基于现有硬件技术基础搭建原型实验系统，对所提出的理论和算法进行实验与验证，并为未来其在导航定位领域及产业中的推广应用提供指导和测试。

研究项目突破了经典广义延拓数学方法的理论框架，成功将广义延拓方法与动态滤波理论进行了结合，实现了一种新型的广义延拓动态滤波方法，丰富了广义延拓数学方法的内涵。. 具体地，研究构造了广义延拓动态滤波方法的数学模型与算法框架，并通过数学推导给出了其相应的求解方法与步骤。通过在一段长度移动平滑窗口内构造和求解广义延拓差值多项式，实现对系统状态量的时间转移，具有良好的平滑效果。其次，数据窗口内的插值点位置及插值点数量均可灵活选取，从而能够锁定最新观测点或窗口中最准确的一个或多个先验观测点，实现更高的数据处理精度和抗差能力。通过搭建模拟多源定位和信息处理的原型样机，对方法可行性和性能进行了验证。仿真验证及多领域的实际应用结果均表明，通过合理设置平滑窗口长度，广义延拓动态滤波方法能够获得比卡尔曼滤波以及一般开窗平滑滤波方法（如Sage滤波等）更优的性能，为相关数据处理工作提供了一种新的可选手段。. 三年来，共发表核心以上学术论文13篇，其中SCI/EI检索5篇；申请国家发明专利6项；申请软件著作1项；培养毕业硕士研究生3名、博士研究生1名。. 项目共研发8台运用广义延拓动态滤波方法的原理样机，其中1台留样于中国科学院国家天文台，其他7台分别应用于京东无人配送车导航（2台）、舜宇无人巡检车（2台）、东古油田无人巡检车（1台）、陕西塔吊安全监测（2台）。方法还运用于我国BDSBAS系统的航空与车载终端导航增强应用中，并受到应用单位北京航空航天大学和中国电子科技集团第二十研究所的高度评价。