惯性导航系统(INS)具有完全自主性,但其导航定位精度随时间下降,因而难以长时间独立工作;全球定位系统(GPS)是全球实时高精度的导航系统,但GPS受制于人且信号易受到干扰;GPS/INS组合导航系统克服了各自缺点且组合后的导航精度高于两个系统单独工作的精度。但当GPS/INS组合系统应用到“城市峡谷”地域时,由于信号受遮挡等原因,使得GPS无法提供足够并且稳定的定位精度来修正INS的误差。此外,目前在地表以下(如城市地铁)还不能使用GPS定位技术。INS/GPS/伪卫星(PLS)组合系统是解决这些问题的一条有效途径:采用伪卫星定位技术能够增加卫星可见星的数目并改善其几何图形分布,提高导航系统的定位精度和可靠性。 本文研究INS/GPS/PLS组合导航系统的理论和方法。综述了几种导航系统,分析了这几种导航系统的优缺点,给出了采用INS/GPS/PLS组合系统的必要性。详细研究了卡尔曼滤波方法,建立了组合系统的状态方程和观测方程。探讨了模糊逻辑规则,并将其与卡尔曼滤波方法结合,给出了模糊逻辑卡尔曼滤波方程,并进行了计算机仿真。仿真结果表明,模糊逻辑卡尔曼滤波效果优于常规卡尔曼滤波。在理论研究和分析基础上,进行了GPS/IMU组合系统的卡尔曼滤波器设计并进行了实验研究。实验结果表明,组合系统的俯仰角和横滚角误差标准差均为0.06度,经度误差的标准差为1.8米,纬度误差的标准差为0.9米。GPS/INS组合系统定位精度比单独GPS定位方法有明显的提高。组合系统给出的姿态信息迅速收敛,解决了纯INS系统误差随时间积累增长的问题。 本文最后对INS/GPS/PLS组合系统进行了设计,描述了伪卫星精密定位的基本概念,着重分析了伪卫星定位的关键技术问题,给出了INS/GPS/PLS组合系统的总体结构和工作流程。对GPS/PLS组合系统进行了试验研究,分析了GPS/PLS组合系统的定位结果。结果表明,GPS/PLS组合后的精度高于单独用GPS定位的精度。