惯性多源高精度组合导航定位与测量关键技术-东南大学

项目名称：惯性多源高精度组合导航定位与测量关键技术

推荐奖种：技术发明奖一等奖

推荐单位：东南大学

项目简介：

GPS导航和无线定位技术已日趋成熟，但是在GPS失锁、出现偶然性间断或者无法收到GPS信号时，高精度的导航与定位成为目前研究的难题。将自主的惯性导航定位技术与现有信息组合实现高精度组合连续导航定位是当前各发达国家竞相研究和发展的高技术。随着组合导航定位和测量在水面及水下远程载体高精度导航定位定向、车载高精度导航定位领域的应用，迫切需要解决多个技术难题与技术瓶颈。本项目针对光纤陀螺随机漂移和温度漂移建模及误差补偿方法、MEMS芯片级温控陀螺仪研制、载体在大动态或高频振动情况下的姿态测量和基于软件GPS接收机的超紧密组合导航定位与测量等关键技术，经过十多年系统深入的研究，突破了多项核心技术，其中光纤陀螺温度梯度建模及基于软件接收机的超紧密组合导航定位与测量技术方面的技术成果具有重要创新，整体技术成果处于当前同类技术的国际先进水平。

本项目的技术创新点：1 提出了基于局部可变集成神经网络的光纤陀螺随机漂移和温度漂移建模及误差补偿方法，首次使用FLP/小波滤波方法对光纤陀螺的原始输出信号进行降噪处理，减小了光纤陀螺随机漂移和温度漂移对组合导航定位系统精度影响，提高了系统在全温范围下的精度，拓宽了光纤陀螺应用范围。2 研制了一种新型的、功耗低、响应快、灵敏度高、重复性好、高度集成化的MEMS芯片级温控陀螺仪。在无需对现有硅微机械加工工艺进行较大改动的情况下，实现简单实用、高效可靠的MEMS陀螺仪的芯片级温控，提高了MEMS陀螺仪诸多与温度有关的性能指标，满足实际应用迫切需求。3 针对载体在大动态或高频振动情况下的姿态测量难题，提出了基于频域分析的对偶四元数捷联惯导姿态算法和基于比力信息的精对准光纤捷联系统的对准方法，显著提高了载体的姿态测量精度。4 提出了新颖的基于软件GPS接收机的超紧密组合导航定位与测量方法，设计了应用于高动态环境下抗干扰自适应滤波器，通过主/辅工作模式智能切换、自适应匹配，提高了高动态或微弱信号情况下的导航定位精度和可靠性。

本项目获国家发明专利授权62项；获实用新型专利授权5项；获计算机软件著作权4项。发表论文121篇，其中SCI收录54篇，EI收录93篇。本项目相关成果曾获2013年江苏省知识产权局江苏专利优秀奖等。

本成果在我国中海油远洋船舶、水下滑翔器及低成本高精度车载导航仪中得到应用并已产业化，取得了重大的社会效益和经济效益，近三年新增产值达到13.03亿元，直接新增利税约4.62亿元，间接经济效益20多亿元。

完成人：陈熙源，程向红，杨波，祝雪芬，揭建英，周祥东

完成单位：东南大学，北京七维航测科技股份有限公司，江苏罗思韦尔电气有限公司

主要完成人：

完成人1：陈熙源，教授，东南大学

对本项目贡献：

担任本项目的总体负责人，项目工作占本人工作80%。提出了惯性多源高精度组合导航定位与测量系统设计方案，提出了多项创新性的技术发明，完成了大量试验和应用测试工作。发明了基于局部可变集成神经网络的光纤陀螺随机漂移建模方法、基于频域分析方法的对偶四元数捷联惯导方法、提出了一种基于惯性为主的组合导航装置和方法、提出了应用于大机动环境下的抗干扰性强的滤波器等。对科技发明点1、3作出了创造性贡献，主要发明专利见ZL 2010 1 0567995.1，ZL2.X,ZL2.3等。

完成人2：程向红，教授，东南大学

对本项目贡献：

项目主要研究骨干，项目工作占本人工作60%。参与INS/GPS组合导航系统对准软件算法设计及试验工作,提出了基于比力信息的精对准光纤捷联系统的对准方法，对科技发明点3作出了创造性贡献。主要发明专利见ZL 2.6、ZL2.2等。

完成人3：杨波，副教授，东南大学

对本项目贡献：

项目研究骨干，项目工作占本人工作60%。参与MEMS芯片级温控陀螺仪的设计和试验工作，发明了MEMS陀螺仪及其芯片级温控方法和加工方法。对科技发明点2作出了创造性贡献，主要发明专利见ZL 2.2、ZL2.3等。

完成人4：祝雪芬，副教授，东南大学

对本项目贡献：

项目研究骨干，项目工作占本人工作50%。提出基于软件GPS接收机的超紧密组合测量和定位方法，对科技点1做出创造性贡献，主要发明专利ZL 2.0

完成人5：揭建英，工程师，北京七维航测科技股份有限公司

对本项目贡献：

项目主要研究骨干，项目工作占本人工作80%。参与完成了SDI-6000GI双天线光纤组合惯导系统具体设计及应用等。参与提出了以惯性为主的组合导航装置和方法，完成了大量实验室试验和海上应用测试工作。对科技发明点4作出了创造性贡献，主要专利见ZL2.9、ZL2.3等。完成人6：周祥东，董事长，江苏罗思韦尔电气有限公司

对本项目贡献：

项目研究骨干，项目工作占本人工作80%。参与完成了惯性多源高精度组合导航与定位系统

在车载的具体应用，提出了汽车行驶记录仪定位系统设计方法，设计了汽车行驶记录仪定位系统软件。对科技发明点4作出了创造性贡献，主要专利见ZL 2.X、软件著作权见2014SR022091、2012SR019719、2014SR022820等。

主要知识产权证明目录：