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導(dǎo)航的概念首先起源于航海事業(yè)，其最初的含義是引導(dǎo)運載體從一個地點航行到另一個地點的過程。隨著時代的變遷、近現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、運載工具的種類增多，“導(dǎo)航”的概念也大大擴展。

導(dǎo)航，就是引導(dǎo)航行，確定航行提運動到什么地方和向何方向運動的意思。于是，多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)成為導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，且已成為倍受人們關(guān)注的熱門領(lǐng)域，并在軍事領(lǐng)域、空間技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，應(yīng)用最為廣泛就是GPS/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。

GPS全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)有以下優(yōu)點：

1、定位精度高。利用GPS系統(tǒng)可以獲得動態(tài)目標(biāo)的高精度坐標(biāo)、速度和時間信息，在較大空間尺度上對靜態(tài)目標(biāo)可以獲得10-6～10-7的相對定位精度。隨著技術(shù)水平的提高，定位精度還將進(jìn)一步提高。

2、觀測時間短，可以實現(xiàn)實時定位。

3、全球范圍內(nèi)連續(xù)覆蓋。隨著衛(wèi)星數(shù)目的增多，可以保證地球上（包括水面和空中）任何地點在任何時間都能觀測到至少4顆衛(wèi)星，從而保證全球范圍內(nèi)的全天候連續(xù)三維定位。

4、適應(yīng)性強。可在各種惡劣環(huán)境中工作，可以24小時工作。而且無論是高山，深谷，GPS都能夠工作。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是美國取消SA限制以后，其定位精度和可靠性有了很大的提高。盡管GPS具有較高的精度和較低的成本，且具有很好的長期穩(wěn)定性。但也存在下述缺點：

1、GPS衛(wèi)星星座對地球覆蓋還不完善，尤其是中緯度地區(qū)，存在著所謂的“間隔區(qū)”；

2、GPS高動態(tài)性能較差。GPS接收機的工作受飛行器機動的影響，當(dāng)飛行器的機動超過GPS接收機的動態(tài)范圍時，接收機會失鎖，從而不能工作，或者動態(tài)誤差太大，超過允許值就不能使用。

3、GPS接收機必須接收到衛(wèi)星信號才能夠進(jìn)行定位、導(dǎo)航，在有遮擋的情況下不能使用（如室內(nèi)、水下、地下等）。

由于上述不足，因此目前的GPS系統(tǒng)在高可靠性的領(lǐng)域，還只能作為一種輔助導(dǎo)航設(shè)備，而不能作為唯一的導(dǎo)航設(shè)備使用，制約了其進(jìn)一步的發(fā)展。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作機理是建立在牛頓經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上的，它是一種自助式的導(dǎo)航方法。它完全依靠機載設(shè)備自主地完成導(dǎo)航任務(wù)，不需要外界任何電磁信號，也不向外部輻射能量，可以獨立給出載體的姿態(tài)、速度和位置信息，抗外界干擾能力很強，因此具有很好的隱蔽性。其工作環(huán)境不僅包括空中、地球表面，還可以在水下，在航空、航海、火箭、導(dǎo)彈、宇宙航行等方面都有廣泛應(yīng)用。

目前純粹的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)可以滿足中近程導(dǎo)航精度的要求，但是還不能滿足遠(yuǎn)程導(dǎo)航以及 投擲、偵察、反潛等更高精度的導(dǎo)航要求。主要是由于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在誤差積累、漂移大的特點，定位誤差會隨時間的延續(xù)不斷增大。因此，長時間的導(dǎo)航時需要提供校正用的外部信息。這些局限性決定了慣導(dǎo)不能夠長時間準(zhǔn)確的工作，而這恰好是GPS具備的。

將GPS與慣性導(dǎo)航組合成一個系統(tǒng)的主要目的就是為了提高導(dǎo)航的精度和可靠性能。這種組合的方式，克服了各自的缺點，取長補短，使綜合后的導(dǎo)航精度高于兩個系統(tǒng)單獨工作的精度，實現(xiàn)了在高動態(tài)和強干擾的復(fù)雜環(huán)境下實時、高精度的導(dǎo)航定位，是一種比較完善的導(dǎo)航系統(tǒng)。

主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：

1、改善系統(tǒng)精度。對于慣導(dǎo)系統(tǒng)可以實現(xiàn)慣性傳感器的校準(zhǔn)、慣導(dǎo)系統(tǒng)的空中對準(zhǔn)、高度通道的穩(wěn)定等，從而有效的提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的性能和精度；

2、加強系統(tǒng)的動態(tài)性能和抗干擾能力。對于GPS全球定位系統(tǒng)，慣導(dǎo)系統(tǒng)的輔助可以提高其跟蹤衛(wèi)星的能力，提高接收機的動態(tài)性能和抗干擾性，提高可靠性。同時提高了GPS接收機開機時信號的快速捕獲能力和由于姿態(tài)機動（遮擋）所引起信號丟失之后的在捕獲性能。

3、實現(xiàn)一體化，減小非同步誤差。GPS/INS組合系統(tǒng)可以實現(xiàn)一體化，把GPS接收機放入慣導(dǎo)部件中，可以使系統(tǒng)的體積、重量和成本進(jìn)一步減小，且便于實現(xiàn)慣導(dǎo)和GPS的同步，減小非同步誤差。

總之，GPS/INS組合系統(tǒng)可以構(gòu)成一種比較理想的導(dǎo)航系統(tǒng)，是目前導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的主要方向。

目前GPS/INS組合系統(tǒng)的發(fā)展趨勢為：提高GPS系統(tǒng)的抗干擾性能，提高GPS/INS組合制導(dǎo)的可靠性；研制新型INS系統(tǒng)，從而提高GPS/INS組合制導(dǎo)的精度；研究數(shù)據(jù)融合技術(shù)，進(jìn)一步提高GPS/INS組合制導(dǎo)的性能。

雖然GPS/INS組合系統(tǒng)還在研究發(fā)展中，但是GPS/INS組合系統(tǒng)中的GPS與INS是互補的、互相提高的一種組合集成系統(tǒng)，其定位精度高、可靠性好、性能強，系統(tǒng)的優(yōu)勢明顯，應(yīng)用領(lǐng)域更寬廣，將會是導(dǎo)航研究的一個重點方向。

標(biāo)簽： 慣性測量單元