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GNSS和SINS作为直接定位技术和航位推算定位技术中最具代表性的定位手段,具有显著的优势互补的特点,将两者结合而形成的GNSS/SINS组合导航系统可提供高性能的导航定位服务,已被广泛用于武器制导、航空航天、移动测绘、道路检测等领域。随着自动驾驶、智能机器人、无人车、无人机等领域的快速发展,用户对高精度、连续可用的实时导航的需求越来越大,特别是在城市复杂环境下,高精度、高可靠的实时导航系统已成为影响这些应用落地及大范围推广的关键。本文以此为背景,开展了GNSS/SINS实时组合导航的系统设计和关键算法的研究,主要研究工作如下:1)基于单独ARM芯片开发了一套组合导航硬件平台,支持传感器的即插即用,并在其中移植了经过改造的实时Linux操作系统,使得在PC桌面端开发的代码能轻松移植到移动硬件平台上,极大地简化了开发工作。2)在实时操作系统的支持下,给出了一种简单、易于实现的组合导航系统时间同步方法,该方法利用本地时钟和PPS信号维持和GPS系统时间的同步,无需额外的芯片的支持,可实现1毫秒的时间同步精度。3)充分分析了多种对准方法的优点和误差特性,提出了一种基于载体运动状态的级联快速初始对准策略,实现了不同运行状态下的快速对准。4)针对实时场景下多源观测信息乱序的问题,推导了基于序贯滤波的等价更新形式,在保证融合精度的同时,避免了大规模的存储开销,并对时间延迟进行了处理。同时,推导了零速修正、零角度更新、非完整性约束、向心力约束的理论模型,提供了基于验前单位权中误差的观测信息评价指标,形成了一套分级的观测信息融合策略。5)实现RTK/SINS组合导航算法,并提供了事后模拟实时工具和交互界面。采用三组实测数据对系统进行了验证,验证结果表明组合导航系统运行正常,松组合位置、速度和姿态的RMS分别为(0.023,0.016,0.027)m、(0.010,0.009,0.010)m/s和(1.660,0.048,0.093)°。同时,通过模拟失锁的方式对本文的辅助更新模型进行了验证,结果表明辅助更新模型可以显著提高短时间GNSS失锁条件的导航性能。