卫星导航
全球导航卫星系统(Global Navigation Satellites System,GNSS)是一种以接收和播发电磁波信号来达到导航、定位、授时(简称PNT)的目的。其依赖于高轨道的卫星播发的导航电文和载波信号,在大地测量、车联网、自动驾驶等领域发挥着重要的作用。
长期以来,一直以美国的GPS为代表,卫星导航具有全天候、全天时的优势。随着欧盟Gallieo、俄罗斯GLONASS以及中国的BDS系统的发展,多频率多系统卫星导航定位已经成为现实。就目前而言,卫星导航的发展已久前景无量,尤其是以北斗3组网完成为标志,研究北斗与其他GNSS系统的组合尤其是在中国境内具有非常重要的意义和价值。
除此之外,卫星导航高精度定位已经成为现实,如发展相对成熟的RTK技术、PPP技术等。其相对于其他导航系统的优势就在于其误差不会随着时间累积。但是其研究也具有瓶颈,如PPP技术不能快速收敛、模糊度固定问题、复杂环境下信号缺失问题、模糊度重固定问题、高精度的动态定位问题等等,而这鞋问题仅仅依赖卫星导航是基本不可能得到有效的解决的(就目前而言),因此需要将卫星导航同其他导航系统相结合,来弥补GNSS卫星导航的先天性不足。
惯性导航
惯性导航(Inertial Navigation System,INS)是一个相对独立自主的导航系统,不与外界发生任何信号交换便可以完成导航和定位。随着计算机上技术的发展,基于捷联技术的惯导具有结构简单等优点逐步取代了平台式惯导,成为目前应用最广泛的INS导航系统,简称SINS。因此目前大多数研究都是针对与SINS与GNSS的组合。
由于惯性导航其自身独特的性质,使得其在定位过程中的误差会随着时间逐渐的累积,单靠INS完成长时间的导航定位的结果是非常不可靠的。因此其并不具备高精度的长期的导航定位的能力。
组合导航
正是由于其二者的相对优势和劣势,将二者组合起来似乎可以完全互补。因此也成为了一种最为广泛的组合导航系统。通过组合,可以有效的克服GNSS卫星在复杂环境中定位信号不足的问题,更能有效克服INS长期导航精度不足的问题。
GNSS/INS组合导航广泛应用于智能导航、车联网、移动测图等领域。在组合导航中,涉及多种技术,如动态定位技术、数据组合模式、组合滤波技术,硬件上的时间同步技术。而且,对于不同级别的惯导元件,其性能差距非常大,因此INS/GNSS组合导航的研究也充满着挑战。
就目前而言,GNSS/INS的组合模式分为松组合(Loosely Coupled,LC)、紧组合(Tightly Coupled,TC)和深组合又叫超紧组合(Ultra Tightly Coupled,UTC)。
关于研究的方向,包括RTK/INS组合、PPP/INS组合以及INS辅助GNSS精密定位。
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