探索GPS /惯性组合导航系统的应用原理和发展方向

惯性组合导航系统逐渐取代了单一惯性导航系统. 根据时代的发展需要，惯性组合导航系统克服了单一导航系统的局限性，并结合了飞机，轮船等两种或两种航母. 结合了以上导航设备的导航系统.

导航用于指导导航并确定导航将向何处以及朝哪个方向移动. 随着时代的变迁，现代科学技术的发展以及车辆种类的增加，“导航”的概念也大大扩展了. 结果，多传感器惯性组合导航系统已成为导航系统的发展趋势，并已成为引起人们关注的热点领域，并广泛应用于军事领域和空间技术领域. 在多传感器集成导航系统中，使用最广泛的是GPS /惯性导航系统（也称为GPS / INS集成导航系统）.

GPS导航系统简介

美国军方开发了子午卫星导航系统（NNSS）gps定位系统发展，该系统于1958年投入使用. 但是，该系统观测时间长且定位精度低，无法实时连续地定位，因此非常严格. 为了实现高精度，高效率，全天候，的连续导航和定位，由美国陆军，海军和空军联合开发的新一代卫星定位系统GPS诞生了. 1970年代.

GPS全球定位卫星系统具有以下优点:

高定位精度. GPS系统可以获得动态目标的高精度坐标，速度和时间信息，对于较大空间范围内的静态目标，其相对定位精度可以达到10-6〜10-7. 随着技术水平的提高，定位精度将进一步提高.

观察时间短，可以实现实时定位.

持续覆盖全球. 随着卫星数量的增加，可以保证在地球上任何地方（包括水和空气）随时可以观测到至少4颗卫星，从而确保在所有天气条件下在世界范围内连续进行三维定位

适应性强. 可以在各种恶劣的环境下工作，可以24小时工作. 不管是高山，深谷还是GPS都可以.

尽管GPS具有更高的精度和更低的成本，并且具有良好的长期稳定性. 但是也有以下缺点:

GPS卫星星座不适用于覆盖地球，特别是在中纬度地区，存在一个所谓的“空间区”；

GPS的高动态性能很差. GPS的操作受飞机操纵的影响. 当飞机的操纵超出GPS的动态范围时，将失去锁定功能，从而无法正常工作，或者动态误差太大，无法使用超出允许值.

GPS必须接收卫星信号才能执行定位和导航，并且在有障碍物（例如室内，水下，地下等）时不能使用.

由于上述缺点，目前的GPS系统只能用作高可靠性领域的辅助导航设备，而不能作为唯一的导航设备，限制了其进一步发展.

惯性导航系统（INS）简介

惯性导航系统的工作机制基于牛顿的经典力学. 这是一种自助导航方法. 它完全依靠机载设备自主完成导航任务，不需要任何外部电磁信号，也不会向外部辐射能量，可以独立给出承运人的姿态，速度和位置信息，并且具有很强的抗干扰能力，因此它具有很好的遮盖力.

工作环境不仅包括空气和地球表面gps定位系统发展，还包括水下，广泛用于航空，导航，火箭，导弹和太空导航. 目前，纯惯性导航系统已经可以满足中，短程导航的精度要求，但不能满足远程导航，武器投掷，侦察，反潜等高精度导航的要求.

主要是由于惯性导航系统中误差积累和漂移大的特性，定位误差将随着时间而继续增加. 因此，有必要在长期导航期间提供用于校正的外部信息. 这些局限性决定了惯性导航无法长时间正常工作，而GPS正是这种惯性导航.

GPS / INS组合系统的组成

将GPS和惯性导航结合到一个系统中的主要目的是提高导航的准确性和可靠性. 这种惯性集成导航系统克服了每个缺点，并利用这些缺点使集成导航精度高于两个单独工作的系统的精度，从而在具有高动力和强大功能的复杂环境中实现了实时和高精度. 干扰导航和定位是一个相对完整的导航系统.

主要优点是:

提高系统精度. 对于惯性导航系统，可以实现惯性传感器的标定，惯性导航系统的空气对准，高度通道的稳定性等，从而有效地提高了惯性导航系统的性能和精度.

增强系统的动态性能和抗干扰能力. 对于GPS全球定位系统，借助惯性组合导航系统可以提高其跟踪卫星的能力，提高接收机的动态性能和抗干扰能力，并提高可靠性. 同时，它提高了GPS接收机打开时的快速信号采集能力，并提高了由于姿态操纵（遮挡）导致信号丢失后的采集性能.

实现集成并减少非同步错误. 可以集成集成的GPS / INS系统. 将GPS放入惯性导航组件可以进一步减小系统的尺寸，重量和成本，并促进惯性导航和GPS的同步，并减少非同步误差.

简而言之，组合的GPS / INS系统可以形成理想的导航系统，这是导航技术发展的主要方向.

GPS / INS组合系统的发展趋势

GPS / INS集成系统作为导航系统的重要组成部分，已经成为世界上的研究热点，尤其是低成本的GPS / INS惯性集成导航系统.

中国的几所大学，研究机构和企业公司也对集成导航的多种技术进行了研究. 例如，北京航空航天大学研究设计了一种“ GPS / INS / MM（地图匹配）车辆定位系统”，其组合定位误差可达±40m.

目前，GPS / INS组合系统的发展趋势是提高GPS系统的抗干扰性能和GPS / INS组合制导的可靠性. 开发新的INS系统，以提高GPS / INS联合制导的准确性；并研究数据融合技术，以进一步提高GPS / INS组合制导的性能.

尽管GPS / INS组合系统仍在研发中，但GPS / INS组合系统中的GPS和INS是互补且相互改进的集成集成系统，具有较高的定位精度，良好的可靠性和强大的性能. 系统明显，应用领域更广，这将成为导航研究的关键方向.

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