1.  惯性导航/卫星导航深组合（超紧耦合）技术

           惯性导航系统具有完全自主、抗干扰能力强和全导航信息（位置、速度和姿态等）输出等优势，在国防领域得到了广泛的应用。但是，其具有导航误差随工作时间累积发散的缺点，不能长时间独立应用，另外，高精度惯性导航系统还具有价格高和体积大等缺点。卫星导航具有导航精度不随工作时间累积发散的优势，应用成本低、体积小，在军民两用市场得到了广泛的应用。但是，卫星导航接收机具有动态范围小和抗干扰能力差等缺点，易受遮挡影响，工作可靠性不高。但是，惯性导航与卫星导航具有很好的互补性，因此，二者的组合从上世纪70年代就得到了研究，并于上世纪80年代得到了成功应用。按照信息交互的程度，二者的组合分为松组合、紧耦合、超紧耦合和深组合等，虽然目前对这些组合的分类还有争议，这里按照如图所示的方式进行分类，即：松组合：惯性导航和卫星导航独立工作，二者的输出由滤波器融合，并修正INS的累积误差，滤波器的观测量为位置和速度，卫星导航必须要同时接收到4颗或以上的卫星信号才能工作；紧耦合：惯性导航和卫星导航独立工作，二者的输出由滤波器融合，并修正INS的累积误差，滤波器的观测量为伪距和伪距率，接收到少于4颗卫星导航信号时组合仍然能完成，只是滤波器可能会趋于发散；超紧耦合：惯性导航得到组合滤波器的修正，滤波器的观测量为伪距和伪距率，卫星导航的捕获与跟踪也得到了惯性导航的Doppler辅助，得到辅助的跟踪环路滤波器噪声带宽可以大大减小，动态性能和接收精度都得到大幅度改善；深组合：惯性导航得到组合滤波器的修正，滤波器的观测量为相关器的输出I和Q，卫星导航仍然得到惯性导航的Doppler辅助，在改善卫星导航信号接收的动态性能和接收精度的同时，还有利于提高组合的可靠性。随着卫星导航软件接收机技术的成熟和超紧耦合与深组合的明显优势，近年来，超紧耦合和深组合技术得到了广泛关注和深入研究。从2006年开始，本实验室在有关基金和专项资金的支持下，对超紧耦合和深组合技术了持续的研究，先后开发了基于Matlab和VC++的GPS中频信号模拟器、基于VC++的GPS中频信号接收机、基于VC++的超紧耦合/深组合解算平台、基于FPGA的超紧耦合/深组合解算平台，对快速捕获算法、环路滤波器设计、组合滤波器、Doppler辅助和接收机钟差补偿等关键技术进行了深入研究，在GPS Solutions和北京航空航天大学学报等国内外知名期刊和会议上发表了多篇学术论文，授权国家发明专利1项。目前，正在进行深组合高动态和抗干扰技术研究。
   

2. 惯性导航/天文导航深组合技术

    与INS/GNSS组合类似，INS与天文导航（CNS）也具有很好的互补性，其中基于星敏感器的CNS具有定姿精度高和定姿误差不随工作时间累积发散的优势，但也存        在动态性能差的缺点。因此，一般的系统级INS/CNS组合系统动态性能主要靠INS，在机动情况下，CNS将无法工作。如果将INS信息用于辅助CNS的成像，将可能极大        程度地提高CNS的动态性能，这方面的研究已经有一定的进展。在机动的情况下，仍然能工作的CNS将用于修正INS的累积误差，这样可以降低对INS的精度要求，有利        于实现低成本和高精度的统一。目前，本实验室在有关院所的资助下正在进行这方面的研究，在Journal of Navigation和红外与激光工程等国内外期刊上发表了多篇文          章。

3. 重力/地形辅助导航技术

     如果能通过测绘事先获得载体经过区域的地形高程图/重力异常图，则在载体实际飞行/航行中，通过实时测量所经过区域的地形高程值/重力异常值，按照一定的准      则，在基准地图里进行比较，实现对当前载体位置的估计，这就是地形/重力辅助导航。其中地形辅助导航是有源的，因为需要向外界发射雷达或声纳信号；重力辅助导        航是无源的，但目前重力异常图的空间分辨率还偏低，动态重力仪的精度还偏低。因此，目前真正实用的还是地形辅助导航技术。在辅助导航中，除了传感器之外，一个      关键技术就是匹配算法，其决定着匹配精度和可靠性。本实验室在航空科学基金和其它项目的支持下，在空中和水下辅助导航匹配算法方面进行了多年的研究，先后提出      了改进的ICCP算法和航迹约束算法等，在匹配算法的性能分析方面也进行了深入的研究，在匹配算法地形适应性方面取得了阶段性成果。在航空学报、宇航学报和               Lecture Notes in Computer Sciences（会议论文集）上发表了多篇文章，授权国家发明专利1项。

4. 滤波算法

    滤波算法是组合系统的关键，也是本实验室的研究重点之一。针对滤波过程中观测噪声为有色噪声的问题，我们提出了P阵扰动的状态扩展方法，在保证滤波过程计       算稳定性的同时，避免了量测差分所造成的1个滤波周期延迟问题，相关研究对基于伪距和伪距率观测的INS/GNSS组合导航以及类似的组合中都有应用价值。另外，非       线性滤波也是本实验室的研究重点之一，其中主要关注的是实时非线性滤波算法的研究和应用。相关研究成果已经发表在IEEE Transactions on Aerospace and                   Electronic Systems和北京航空航天大学学报等国内外期刊与会议论文集上。

5. 其它

    在惯性导航、卫星导航、天文导航和组合导航等技术研究中，本实验室还对传感器随机误差ARMA建模、卫星导航中频信号模拟器、卫星导航软件接收机、导航终端       测试技术等，有关研究成果已发表于宇航学报和控制理论及应用等期刊与会议论文集上，申请了2项国家发明专利。