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论文研究的背景与意义将运动载体从起始点引导到目的地的技术或方法称为导航。在舰艇、飞机、导弹、宇宙飞船等航行体上，导航系统是必不可少的重要设备。导航所需要的最基本的导航参数就是载体的即时位置。可用于导航的设备、技术、方法有很多，但主要可分为:天文导航系统、惯性导航系统、无线电导航系统和卫星导航系统。本文将主要介绍捷联惯性导航和卫星导航技术及两者的组合导航系统[1]。10043
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惯性导航系统(inertial Navigation system，INS)是二十世纪初才发展起来的一种导航方法。惯性导航系统(INS，也称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度又偏航角和位置等信息。
卫星导航是天文导航与无线电导航的结合物，利用卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。本质上依然是无线电导航技术的推广，只不过是把无线电导航台放在人造地球卫星上。全球定位系统（Globe Position System，GPS）是一种以空间卫星为基础的无线电导航和定位系统，借助24颗人造卫星，能为包括空中、陆地、海上甚至外层空间的用户全天候、全时间、连续地提供精确的三文位置、三文速度以及时间信息。作为20世纪70年代发展起来的新型导航系统，它的明显优点是能够进行全球、全天候和实时的导航，其定位误差与时间无关，且有较高地定位和测速精度[2,3]。但是，GPS的载体在作高动态地运动时，常使GPS接收机不易捕获和跟踪卫星载波信号，甚至产生所谓“周跳”现象。
上述所介绍的各种适用于运动载体的导航系统，他们各自都有其优点和特色，但也存在固有的不足。将载体上安装的几种导航系统综合起来，组成组合导航系统，将能达到取长补短、综合发挥各种导航系统特点的目的，并能提高导航信息精度，更好地满足载体对导航系统的要求。并且，组合后的系统具有冗余功能，增加了导航系统的可靠性。例如，将两种精度较低、价格较低的导航系统组合在一起，可达到价格昂贵的单一导航系统所具有的导航精度，提高了系统的性价比，有更高的实际使用意义。
由于SINS具有自主性强、提供各导航参数多、抗干扰能力强，但是误差随着时间而积累;GPS定位精度高，但抗干扰能力弱;INS与GPS各有所长，并且具有很强的互补性。如果将这两个系统组合起来，构成INs/GPS组合导航系统，可以充分利用INS与GPS之间互补的特点，使组合后的系统性能优于两者的单独使用。可见，GPS和SINS具有优势互补的特点，以适当的方法将两者组合起来很有必要的。表1—1对GPS和惯性导航系统的互补性进行了总结和说明。
表1—1全球定位系统GPS和SINS的互补性说明
全球定位系统GPS 捷联惯导系统SINS
1. 高精度定位输出（均方根值100m）；
2. 有界的位置/速度误差，长期精度好；
3. 精度和响应时间取决载体动力学；
4. 不要求初始化信息（可用于惯性器件的初始对准），且定位时间短；
5. 要求卫星可见；
6. 提供精确时间信息；
7. 数据更新率较低，响应时间较长；
8. 抗干扰能力差。 1. 适当精度的位置输出（依赖惯性器件）；