论文围绕惯性导航和基于位置信息的捷联惯导系统校正技术展开研究, 内容涵盖了惯导系统的基本理论、惯性元件误差的分析与处理、静基座捷联惯导解析法对准、地固系捷联惯导系统关键算法、基于位置信息的捷联惯导系统综合校正技术等。主要结论和贡献如下：

(1) 静基座对准时, 对精度较低的捷联惯导系统, 由于卡尔曼滤波法的抗差性较低, 其对初始条件及先验信息较为敏感, 滤波结果很难收敛, 甚至发散。采用解析法对准是解决此问题的有效途径, 针对静基座解析法对准开展了系统研究, 推导了惯性元件误差的解析表达式, 分析了对准时间与仪器误差估计精度的关系。试验结果表明, 应用解析法对准, 经过适当对准时间(建议大于5 min), 解析法对准即可达到或者接近极限精度, 等效天向加速度计零偏可以得到有效估计, 等效天向、北向陀螺漂移虽然可以估计, 但受随机游走的影响较大。

(2) 传统多位置解析对准一般要求捷联惯导系统绕天向旋转一个或多个特定的角度, 增加了工程实现的复杂度, 且伺服平台的精度会影响对准精度。最简多位置解析对准可以克服上述困难, 最简多位置解析对准使用静止状态下的惯性传感器输出数据, 根据各静止位置间的解析关系计算惯性传感器的偏置误差。但最简多位置解析对准使用的是几何方法, 根据先验信息反复搜索, 得到IMU偏置的几何解, 几何方法计算复杂, 并且先验信息对计算结果的影响较大。针对此问题, 推导了IMU偏置的解析表达式, 可计算求得IMU偏置。通常需要两个位置, 某些特殊情况下, 需要3个位置求解IMU偏置。某些特殊位置可以计算特定轴向的偏置。

(3) 捷联惯导系统有着采样率高、数据量大的特点, 对于实时导航以及大数据量的后处理, 计算效率是重要的考量。针对地固系捷联惯导正常重力与姿态矩阵计算复杂、效率低等问题, 提出了地固系正常重力间接算法。结果表明, 间接法与传统方法精度相当。但间接法计算过程简单直观, 计算效率可以提高3%~26%, 尤其对于高速高精度的捷联惯导, 效率提高尤为明显, 具有重要的工程实用价值。

(4) 针对基于位置信息的捷联惯导系统校正技术, 论述了其理论基础, 讨论了现有的两种校正算法, 指出现有方法的优缺点。其中OEPQ系中的校正方法给出了解析表达式, 计算简单, 但对载体运动限制较多, 需要载体低速平稳直线运动, 并且校正结果中的方位误差和等效东向陀螺漂移耦合。惯性系中的校正方法给出了数值解法, 减少了对载体运动的限制, 但计算复杂, 并且校正结果中的方位误差和等效东向、北向陀螺漂移耦合。

(5) 针对现有的基于位置信息捷联惯导系统校正技术存在的缺点, 推导了惯性系下的校正技术的解析算法, 其适用于载体低速平稳直线运动, 校正结果中的方位误差和等效东向陀螺漂移耦合, 与OEPQ系的校正方法是等效的。在惯性系解析算法的基础上, 推导了数值算法。数值算法简单直观, 适用于载体复杂运动时的校正, 并对数值算法进行了验证。验证结果表明, 当载体复杂运动时, 数值算法可以有效估计各个未知量, 不存在耦合情况, 但不适用于高纬度地区。