基于惯性辅助卫星导航完好性监测的研究

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1、2NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAstronauticsResearchesonIntegrityMonitoringofGNSSBasedonINSAThesisinGuidance,NavigationandControlbyJiangDeJieAdvisedbyProf.WangHuiNanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,20124

2、承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着全球卫星导航系统的不断发展和广泛应用，其完好性问题也越来越受到重视，尤其是涉及到生命安全的领域（如航空），必须要满足完好性标准要求。然而

3、卫星导航系统在设计之初，并不提供实时的完好性信息。因此为了满足完好性性能这一要求，可以使用专门的卫星增强系统或者用户端的接收机自主完好性监测（RAIM）。RAIM算法是目前认为比较有效的方法，然而在运行中需要冗余观测量，当可见星不足时不能进行完好性监测。外部辅助系统可以提供冗余信息，目前常用的是惯性导航系统（INS），当RAIM没有多余的卫星观测数据时，INS可以保证系统的连续性运行。然而，由于组合方式的不同，也将导致系统产生不可预见的故障，因此关于惯导与卫星导航的组合方式也是本文的主要的研究方向。本文首先介绍了惯性辅助卫星导航组合结构、以及GNSS/SINS组合导航系统中存在的故障模型，

4、然后重点研究了惯性辅助卫星导航完好性监测算法。完好性监测算法主要分为快照法和连续法，快照法主要用来监测阶跃故障；连续法主要监测斜坡故障，其中最难监测的是慢变的斜坡故障。本文针对阶跃故障和斜坡故障给出了残差监测法(RCTM)、自主完好性外推法(AIME)以及多解分离法(MSS)，并通过仿真验证各种算法的效果；最后,针对传统紧组合GNSS/SINS系统中SINS故障不能被排除的缺点以及最难监测的慢变斜坡故障，给出了一种新型紧组合结构及其完好性监测算法，仿真表明在该新型组合结构下不仅可以监测出SINS系统中的故障，而且在监测慢变斜坡故障时具有很好的效果。关键词：卫星导航，惯性导航，完好性监测，G

5、NSS/SINS，卡尔曼滤波器i基于惯性辅助卫星导航完好性监测研究ABSTRACTWiththedevelopmentandwideapplicationofglobalsatellitenavigationsystem,theintegrityisgettingmoreandmorepoints.Especially,insafetycriticalsectors(likeaviation),stringentintegrityperformancerequirementsmustbemet.However,bydesign,thereisnoprovisionforrealtimein

6、tegrityinformationwithintheStandardPositioningService.Therefore,inordertomeettheintegrityperformancerequirements.ThiscanbeachievedusingspecialaugmentationsystemsorattheusersensorlevelthroughReceiverAutonomousIntegrityMonitoring(RAIM).Atpresent,RAIMisconsideredasthemostcosteffectivemethodreliesonda

7、taconsistency,thereforerequiresredundantmeasurementsforitsoperation.RAIMisinvalidwhennoredundantvisiblesatellitemeasurementsareavailable.ExternalauxiliarysystemprovidethisredundancyinertialnavigationsystemismoreC