针对SINS/GPS组合导航系统中, GPS提供的量测信号存在容易受到干扰而导致滤波精度下降的问题, 提出一种基于EM算法的组合导航系统容错方法。该方法对各个分量的量测噪声建立二维高斯混合模型, 并引入一个指示变量表示量测值从异常分布中采样的概率。根据系统状态方程、上一时刻状态估计值以及当前时刻测量值, 利用EM算法求解当前时刻量测真值的极大似然估计, 并结合序贯滤波算法对每一个分量的量测值进行精细检测与修正。车载实验表明, 该方法能够有效提高SINS/GPS组合导航系统在GPS信号异常情况下的融合精度与可靠性。

为了应对高动态卫星信号短时受遮挡的恶劣环境，研究了基于序贯处理的 BDS/INS紧组合滤波方法。首先介绍了 BDS/INS紧组合滤波方程，然后详细推导了基于序贯处理的 BDS/INS紧组合滤波算法，并进行了相应的理论分析。最后利用惯性/卫星组合导航信号软件模拟器对基于序贯处理的 BDS/INS紧组合导航系统的滤波性能进行了仿真分析。结果表明：提出的基于序贯处理的 BDS/INS紧组合滤波算法在不损失滤波精度的情况下，有效地减小了系统的运算量，提高了计算效率，增强了惯性/卫星组合导航系统在高动态卫星信号短时受遮挡场景下的适用能力。

针对美军导航传感器系统接口的导航信息源融合算法存在参数设置依赖经验且未对航向进行融合的问题, 提出了一种基于自适应指数加权移动平均的导航信息源融合算法。该算法利用分段的估计误差函数对NSI算法的参数进行自适应调整, 从而避免了初始参数设置不当对融合精度的影响, 进一步提高位置融合精度。此外将该算法应用于航向, 实现了航向的融合。在仿真实验和实测数据试验下, 将该方法与普通基于EWMA的NSI方法进行了对比。结果表明, 提出的基于自适应EWMA的NSI方法具有自适应参数调节功能, 避免了复杂的调参过程, 并有效地融合多种传感器的信息, 抑制捷联惯导系统的误差发散。

机载INS/GNSS深组合导航系统能够有效提升载机的导航定位精度和可靠性，近年来获得了广泛关注。在介绍INS/GNSS标量深组合以及矢量深组合概念和系统结构的基础上，重点对比分析了当前国内外机载INS/GNSS深组合导航系统的发展现状，并对国内相关技术的应用和发展进行了展望。

为了实现偏振光传感器在水面波动环境下及编队协同情境下的应用, 并提升无人船导航的抗电磁干扰能力, 设计了一种基于偏振光传感器、微惯性测量单元(MIMU)及全球定位系统(GPS)的组合导航系统, 为偏振光传感器集成了云台底座, 并搭建偏振光无人船平台进行了导航及编队实验。介绍了偏振光导航原理及无人船编队原理; 基于卡尔曼滤波设计了偏振光传感器/MIMU/GPS组合导航算法; 基于上述组合导航算法进行了无人船的循迹与编队实验。循迹对比实验结果表明: 无人船利用偏振光传感器进行组合导航的航向角误差为6.055°, 位置误差为0.209 m, 在磁罗盘受干扰的情况下偏振光组合导航系统仍可正常工作; 编队实验结果表明: 领航船循迹误差为0.425 m,跟随船编队误差为0.707 m。该偏振光传感器可应用于水面环境导航, 偏振光组合导航系统可用于无人船导航与编队。

针对城市隧道、偏远山区等复杂路况下, 卫星导航系统信号被遮挡较严重或无卫星导航系统信号的场景中, 车载GNSS/INS组合导航系统精度下降的问题, 提出一种里程计辅助的高精度车载GNSS/INS组合导航方法。该方法中的组合滤波模式可根据载车环境变化在GNSS/INS组合模式和DR/INS组合模式间实现自适应切换, 该组合导航方法将三维里程计航位推算位置误差作为状态量扩充到常规组合导航滤波器中, 里程计的标度因数误差、安装角误差可通过里程计误差标定方法离线精确得到, 后续使用只需将里程计误差参数装订到组合导航系统中即可。车载试验表明, 7 km的信号遮挡场景下组合导航系统单个方向上的位置误差最大值也不大于8 m, 整个跑车过程中位置误差在3 m以内, 进一步保证了车载GNSS/INS组合导航系统复杂路况下的高精度定位。

为了提高车辆在行驶过程中的测量精度,提出一种利用二维激光多普勒测速仪(2D LDV)和捷联惯性导航系统(SINS)建立新的组合导航系统的方法。阐述了2D LDV的基本原理,并且详细讨论了由2D LDV和SINS组成的新的组合导航系统进行位置解算的过程。理论及实验结果表明:新的组合导航系统很好地抑制了纯惯性导航误差发散的特性;相比于由一维激光多普勒测速仪构成的组合导航系统,2D LDV提高了载体速度测量的精度,从而进一步提高了组合系统的导航精度。新的组合导航系统两次实验在2.2 h内的定位误差分别只有5.9 m和5.2 m。

在陆用组合导航领域, 激光多普勒测速仪作为速度传感器能够与捷联惯导系统组成组合导航系统。为了抑制车辆颠簸引起的倾角变化对传统激光多普勒测速仪的影响, 文中给出了基于Janus配置的分光再利用型激光多普勒测速仪。针对其与惯导系统组合导航过程中该配置结构测速仪的误差参数, 文中首先推导了该测速仪的速度误差模型, 在此基础上提出了差分GPS辅助的Kalman滤波标定法。实施了仿真及车载组合导航实验验证该方法的有效性。实验结果表明: 文中提出的标定方法是有效的, 误差参数补偿后的Janus配置激光多普勒测速仪能够大大提高组合导航定位精度。

为了抑制车辆颠簸及载重变化对一维激光多普勒测速仪的影响，设计了一种二维激光多普勒测速仪。针对其使用过程中的误差参数，提出了一种差分全球定位系统辅助的Kalman滤波标定方法，并设计了车载组合导航实验验证了该方法的有效性。由补偿后的二维激光多普勒测速仪与陀螺数据航迹推算的最大水平位置和最大高度的误差分别为5.5 m和0.36 m。结果表明，该标定方法是有效的，补偿后的二维激光多普勒测速仪能大大提高导航的水平定位精度，且能给出高精度的高度信息。

在高动态情况或城市峡谷中，GNSS卫星接收机容易丢星失锁，在信号干扰的情况下，GNSS卫星接收机会失效。针对上述情况，设计了一种惯性/卫星容错组合导航系统，详细介绍了惯性/卫星容错组合导航系统的设计方案，具体介绍了惯性/卫星组合导航系统可能出现的异常组合，针对不同的异常情况给出了相应的处理策略。该容错组合导航系统在GNSS卫星接收机异常的情况下可以提高组合导航系统的精度和可靠性。设计了仿真试验和跑车试验对该惯性/卫星容错组合导航系统进行验证，取得了较好的效果。