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卫星与惯性导航组合
- 2019-09-12 -

惯性导航系统的工作机理是建立在牛顿经典力学的基础上的,它是一种自助式的导航方法。它完全依靠机载设备自主地完成导航任务,不需要外界任何电磁信号,也不向外部辐射能量,可以独立给出载体的姿态、速度和位置信息,抗外界干扰能力很强,因此具有很好的隐蔽性。其工作环境不仅包括空中、地球表面,还可以在水下,在航空、航海、火箭、导弹、宇宙航行等方面都有广泛应用。


目前纯粹的惯性导航系统已经可以满足中近程导航精度的要求,但是还不能满足远程导航以及武器投掷、侦察、反潜等更高精度的导航要求。主要是由于惯性导航系统存在误差积累、漂移大的特点,定位误差会随时间的延续不断增大。因此,长时间的导航时需要提供校正用的外部信息。这些局限性决定了惯导不能够长时间准确的工作,而这恰好是GPS具备的。


将GPS与惯性导航组合成一个系统的主要目的就是为了提高导航的精度和可靠性能。这种组合的方式,克服了各自的缺点,取长补短,使综合后的导航精度高于两个系统单独工作的精度,实现了在高动态和强干扰的复杂环境下实时、高精度的导航定位,是一种比较完善的导航系统。


主要优势体现在:

1、改善系统精度。对于惯导系统可以实现惯性传感器的校准、惯导系统的空中对准、高度通道的稳定等,从而有效的提高惯导系统的性能和精度;

2、加强系统的动态性能和抗干扰能力。对于GPS全球定位系统,惯导系统的辅助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性,提高可靠性。同时提高了GPS接收机开机时信号的快速捕获能力和由于姿态机动(遮挡)所引起信号丢失之后的在捕获性能。

3、实现一体化,减小非同步误差。GPS/INS组合系统可以实现一体化,把GPS接收机放入惯导部件中,可以使系统的体积、重量和成本进一步减小,且便于实现惯导和GPS的同步,减小非同步误差。


总之,GPS/INS组合系统可以构成一种比较理想的导航系统,是目前导航技术发展的主要方向。


目前GPS/INS组合系统的发展趋势为:提高GPS系统的抗干扰性能,提高GPS/INS组合制导的可靠性;研制新型INS系统,从而提高GPS/INS组合制导的精度;研究数据融合技术,进一步提高GPS/INS组合制导的性能。


虽然GPS/INS组合系统还在研究发展中,但是GPS/INS组合系统中的GPS与INS是互补的、互相提高的一种组合集成系统,其定位精度高、可靠性好、性能强,系统的优势明显,应用领域更宽广,将会是导航研究的一个重点方向。

 

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