摘要
GNSS/INS组合导航融合了惯性导航和卫星导航的优势，具有高可靠、抗干扰及全天候工作的能力，在国防装备、国民经济等领域均得到了广泛应用。随着各领域对时空信息性能要求越来越高，如果有效测试评估GNSS/INS组合终端性能，已成为导航领域研究的热点问题。因此，搭建具有先进性、可靠性及有效性的测试评估系统，探索GNSS/INS组合定位终端性能指标评价新技术、新方法，对于保障国防建设、社会经济发展具有重要意义。 本文介绍了GNSS/INS组合导航基础理论，分析了影响GNSS/INS组合定位终端性能的主要因素，研究了惯性测量单元确定性误差、随机性误差特性，提出了惯性器件确定性误差标定补偿的方法；针对陀螺仪确定性误差，设计了分立式标定实验方法，自主开发了自动化标定软件，完成了进行误差标定实验；搭建了GNSS/INS半实物测试评估系统，提出了测试评估数据处理方法，研发了测试评估专用软件，结合标准化GNSS/INS组合终端设备开展测试评估实验。论文主要研究工作如下： （1）研究了MEMS惯性器件标定方法。以MEMS惯性器件为研究对象，分析惯导系统中影响组合导航性能精度的误差源，主要分为确定性误差和随机误差，对于确定性误差（零偏、标度因数、安装误差等）通过建立误差模型进行标定补偿，通过Allan方差分析法获得随机误差项（量化噪声、随机游走等）。随后，为了对MEMS惯性测量单元的确定性误差进行标定，提出了角速率标定实验和静态六位置标定实验与数据处理方法。 （2）设计了惯性器件标定平台系统。基于提出的MEMS惯性器件标定方法，构建了一套自动化标定平台，并开发了具有自动化能力的标定软件，可实现对陀螺仪确定性误差的自动化标定。以Newton-M3型IMU终端进行分立式标定，根据标定结果对零偏、标度因数和安装误差进行补偿，并开展了两种角速率的实验测试，实验结果表明：在两种角速率测试下，陀螺仪三轴标定后输出数据更加接近设定的真实值，提高了陀螺仪输出精度，为下文开展GNSS/INS组合定位终端性能评估实验奠定基础。 （3）研制了GNSS/INS组合终端测试评估系统。通过一等天文方位测量为三轴转台提供高精度北方位基准，利用卫星导航模拟器、三轴转台提供运动载体的位姿参考基准，同时向组合终端输出卫导观测和姿态激励；依据相关标准规范设计了测试评估数据处理方法，主要包括基准粗差探测与剔除、终端数据误差计算和统计结果的不确定度分析算法；在此基础上，开发了GNSS/INS组合终端测试评估软件系统，利用标定过的组合终端开展了实验验证，结果表明：组合终端的姿态、位置和速度误差与设备标称的精度基本相当，初步证明了本文方法的有效性和可行性。
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