自适应动态导航定位

课程编码：180083081601M2002H 英文名称：Adaptive Navigation and Kinematic Positioning 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：张宝成等

本课程是大地测量学与测量工程、导航与位置服务等专业研究生的专业核心课程。动态导航定位是航空和航天飞行器导航与定轨、航海舰船和陆地车辆导航与定位的重要手段，也是一种快速的大地测量定位手段。本课程的教学目的是使学生掌握抗差自适应导航定位的理论和算法，为进一步地开展相关学科的研究打下坚实的基础。

高等数学、GNSS原理与应用、测量平差

第一章 概论 2学时 张宝成
第1节 卫星导航系统的发展及其影响
第2节 惯性导航
第3节 融合导航
第4节 导航计算方法综述
第二章 贝叶斯估计理论 2学时 张宝成
第1节 贝叶斯定理
第2节 参数的先验密度函数
第3节 参数无先验信息的贝叶斯估计
第4节 参数具有先验信息的贝叶斯估计
第三章 序贯定位导航解算原理 2学时 张宝成
第1节 一般性描述
第2节 序贯静态最小二乘参数平差
第3节 序贯最小二乘条件平差
第4节 具有运动方程的序贯最小二乘导航解
第5节 各观测历元均有独立参数的序贯导航解
第6节 部分增加参数的序贯导航解
第7节 顾及状态方程及增加参数的序贯导航解
第8节 顾及状态方程及减少参数的序贯导航解
第四章 卡尔曼滤波 3学时 柴艳菊
第1节 滤波的基本概念
第2节 动力学模型和观测模型
第3节 运动载体的动态模型
第4节 Kalman滤波一般解算原理
第5节 Kalman滤波新息向量及其性质
第6节 噪声互相关情况下的滤波
第7节 Kalman滤波简单小结
第五章 导航解算中误差探测、诊断与修复 3学时 柴艳菊
第1节 概述
第2节 误差探测
第3节 误差诊断
第4节 模型修复
第5节 动态Kalman滤波模型误差的影响
第6节 Kalman滤波异常误差检测
第六章 抗差估计理论介绍 3学时 柴艳菊
第1节 抗差估计综述
第2节 抗差M估计原理及影响函数
第3节 参数平差模型的抗差解
第4节 抗差估计的验后方差-协方差估计
第5节 双因子相关观测抗差估计理论
第七章 动态抗差导航解算理论 3学时 张宝成
第1节 概述
第2节 静态序贯抗差估计解
第3节 动态序贯抗差估计解
第4节 抗差贝叶斯估计
第5节 抗差Kalman滤波
第6节 附有条件的抗差滤波
第八章 随机模型误差补偿法 3学时 张宝成
第1节 概述
第2节 附加方差协方差矩阵滤波算法
第3节 模型误差协方差矩阵的自适应估计
第4节 先验协方差的开窗估计法——Sage-Husa滤波法
第5节 渐消滤波原理及其理论分析
第九章 函数模型误差补偿法 3学时 张宝成
第1节 附加补偿参数的滤波模型
第2节 附加补偿参数滤波的解算策略
第3节 系统模型误差对导航解的影响分析
第4节 观测模型系统误差的开窗拟合
第5节 动力学模型系统误差的开窗拟合
第6节 动力学模型误差的加权开窗拟合
第7节 系统误差开窗拟合计算与分析
第8节 GPS导航解算中几种非线性Kalman滤波算法及比较
第十章 含有色噪声的滤波 3学时 张宝成
第1节 白噪声和有色噪声的基本概念
第2节 系统噪声为有色噪声而观测噪声为白噪声
第3节 系统噪声为白噪声而观测噪声为有色噪声情形
第4节 动态定位中有色噪声影响函数
第5节 动态定位中有色噪声拟合
第十一章 抗差自适应滤波 3学时 柴艳菊
第1节 概述
第2节 抗差自适应Kalman滤波原理
第3节 自适应滤波解的性质
第4节 自适应滤波与Sage滤波组合
第5节 抗差自适应滤波与渐消滤波的综合比较分析
第6节 多因子抗差自适应滤波
第7节 附有约束条件的近似自适应Kalman滤波
第十二章 自适应因子模型 3学时 柴艳菊
第1节 概述
第2节 自适应学习因子——模型误差判别统计量
第3节 自适应因子函数及分析
第4节 综合计算比较
第5节 最优自适应因子求解
第十三章 抗差自适应滤波理论在导航定位中的应用 1学时 张宝成
第1节 抗差自适应滤波在车载GPS道路修测中的应用
第2节 自适应卫星定轨
第3节 抗差自适应Kalman滤波应用于机载GPS导航定位
第4节 自适应联合平差算法
第十四章 GPS导航若干实际问题 1学时 张宝成
第1节 GPS观测函数模型
第2节 双差观测值的统计模型
第3节 具有整周模糊度的动态GPS序贯导航解及滤波解
第4节 GPS动态测量周跳检测
第十五章 融合导航理论 1学时 张宝成
第1节 联邦滤波原理及其分析
第2节 几种最有融合导航算法
第3节 动静态滤波融合导航
第4节 基于多传感器观测信息抗差估计的自适应融合导航
第5节 基于多传感器局部几何导航结果的自适应融合导航
第6节 基于方差分量估计的自适应融合导航
第7节 IMU/GPS组合导航系统自适应Kalman滤波算法
第十六章 复习 2学时 张宝成
第1节 串讲
第十七章 考试 2学时 柴艳菊
第1节 串讲

张宝成，博士，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员、测量与导航研究部副部长，主要研究方向北斗/GNSS精密导航定位。承担国家自然科学基金委优青、中国科学院海外引才计划（终期评估优秀）、湖北省自然科学基金创新群体、中国科学院科研仪器设备研制等重大重点项目。先后获得国家科技进步二等奖、湖北省科技进步一等奖、湖北省自然科学一等奖、全国青年岗位能手、湖北省青年五四奖章、青年测绘科技创新人才、2021和2022年度全球前2%顶尖科学家榜单等荣誉，任职国际大地测量学顶级期刊Journal of Geodesy编委、国家空间科学数据中心用户委员会副主任委员、卫星导航系统与装备技术国家重点实验室特聘研究员等，发表学术论文60余篇。
柴艳菊，博士，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院副研究员，主要研究方向为GNSS/INS精密定位定姿。承担国家自然科学基金、参与国家重点研发、中国科学院仪器设备研发等项目的研究。先后获得国家科技进步奖二等奖、湖北省科技进步奖二等奖、测绘科技进步奖一等奖等，《武汉大学学报信息科学版》、《大地测量与地球动力学》等期刊通讯评审专家，发表论文40余篇。
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