GNSS现代化进程不断推进,在军事、民用领域均得到了广泛的应用。然而,GNSS定位性能受环境限制、易受干扰的问题始终难以解决,其脆弱性体现在:(1)外部工作环境恶劣的情况下,信号的可获得性上的脆弱性,包括弱信号、高动态、多路径,以及强干扰等条件下的信号处理;(2)导航信息欠佳条件下的信息融合技术存在的局限性,包括可见卫星几何分布构型不佳情况下的定位解算、系统存在信息故障情况下的冗余数据判断及处理,以及适应不同用户需求,多层面的信息融合等。综合对比天基、地基增强GNSS,SINS辅助增强GNSS,以及软件无线电增强GNSS的方法,GNSS/SINS组合是实现高精度、高动态、高灵敏度定位的有效技术手段,该模式充分发挥SINS工作不受外部环境干扰,短时间内定位相对精确的优势,削弱环境因素对GNSS性能的影响。课题围绕引入SINS辅助改善GNSS工作受到环境限制情况下的若干关键问题进行研究。首先从接收灵敏度,信号抗干扰能力,导航定位精度和信号快速捕获四个角度,对GNSS导航定位系统工作受限情况下需要改善的系统性能指标及SINS辅助GNSS系统基本框架进行分析,并针对SINS辅助码跟踪结构的多径抑制技术,SINS辅助GNSS的自主完好性控制方法,以及组合导航非线性滤波算法展开研究。深入分析了基于信号处理层次的接收机多径误差抑制技术,根据窄相关多径抑制技术原理,以TK能量算子相关峰值检测为基础,引入互TK能量算子,提出SINS辅助的码跟踪环路多径抑制方案。通过互TK算子度量参考信号与测量信号的一致性,获得测量信号中直接信号分量及多径分量相对于参考信号的码时间延迟,实现小码片多径时间延迟的检测。利用互TK算子对于不同时延量及信号能量的多元衰减,实现直接信号与多径信号的准确分离。提出了一种采用跟踪微分控制器的自适应多径时延估计方法,将其与互TK能量算子相结合,设计了一种多径时延参数估计码跟踪结构。在跟踪微分控制自适应多径时延参数估计码跟踪环路的基础上,设计了一种SINS辅助的GNSS接收机多径抑制码跟踪结构。剖析了接收机自主完好性故障检测及故障识别原理,分析了可见卫星信息冗余情况下的故障检测方法,验证了冗余信息对于接收机自主完好性控制能力的改善。基于组合滤波新息残差统计原理,设计了一种完好性控制框架,提出一种引入SINS辅助的GNSS接收机的自主完好性控制方案。利用惯性信息及卫星星历构造虚拟可见星信号,优化水平精度因子HDOP及垂直精度因子VDOP,实现了在可见卫星数量不足五颗情况下的单星故障检测及对快变故障的高效检测。针对新息残差统计方法对于慢变斜坡故障检测方面的缺陷,设计了一种基于新息残差统计及外推算法的综合完好性控制方案,从而实现系统对于快变故障的迅速检测,慢变故障的有效检测,以及多星故障的检测问题。推导了分布式、集中式两种超紧组合导航实现方案的物理原理,建立了分布式组合系统方程。分析了现有非线性滤波算法,选取无迹粒子滤波(UPF)算法作为研究对象,归纳组合导航系统无迹粒子滤波算法流程;将UPF算法引入超紧组合导航结构,验证超紧组合方式对载波跟踪及码跟踪环路性能的改善作用,根据组合滤波输出结果,论证UPF算法的有效性,通过与扩展卡尔曼滤波算法及无迹粒子滤波算法进行对比,获得UPF在组合滤波方面的优越性。