导航原理组合导航

组合导航复习（完整版）⼀.名词解释.1.导航,导航系统及常⽤导航⽅法.(书P1)导航:将航⾏体从起始点导引到⽬的地的技术⽅法.导航系统:能够向航⾏体的操纵者或控制系统提供航⾏体位置,速度,航向等即时运动状态的系统.常⽤导航⽅法:①航标⽅法.②航位推算法.③天⽂导航.④惯性导航.⑤⽆线电导航.⑥卫星定位导航.2.航位推算导航.(书P1)航位推算导航:从⼀个已知坐标位置开始,根据航⾏体在该点的航向,航速和航⾏时间,推算下⼀时刻的坐标位置的导航过程和⽅法.优点:航位推算导航技术不受天⽓,地理条件的限制,是⼀种⾃主式导航⽅法.缺点:随着时间的推移,其位置累积误差会越来越⼤.3.衡量导航性能的参数有哪些?答:精度,覆盖范围,系统容量,导航信息更新率,导航信息维数;可⽤性,可靠性,完善性,多值性.4.伪距.(书P13)⽤户接收机⼀般不可能有⼗分精确的时钟,他们也不与卫星钟同步,因此⽤户接收机测量得出的卫星信号在空间的传播时间是不准确的,计算得到的距离也不是⽤户接收机和卫星之间的真实距离.这种距离叫做伪距.5.定轴性与进动性.(书P36)定轴性:陀螺仪的转⼦绕⾃转轴⾼速旋转,即具有动量矩H 时,如果不受外⼒矩作⽤,⾃转轴将有相对惯性空间保持⽅向不变的特性.进动性:如果在陀螺仪上施加外⼒矩M,会引起陀螺仪动量矩H 相对惯性空间转动的特性.6.⽐⼒.(书P53)设质点在i 系(惯性系)中的位⽮为r ,质点在外⼒作⽤下在惯性空间的运动状态可⽤⽜顿第⼆定律导出,即22i d r F m mr dt == .在上述等式当中,+F F F = 引⾮引⼒,F ⾮引⼒为⾮引⼒外⼒,是指作⽤在载体上的发动机推⼒,空⽓阻⼒,升⼒,地⾯反作⽤⼒等等.=F mG 引为引⼒外⼒.由此得22i F d r G dt m =+ ⾮引⼒.⽐⼒定义为F f m =⾮引⼒,为载体的⾮引⼒惯性加速度⽮量,也称视加速度⽮量.G 为中⼼引⼒加速度⽮量.7.惯导系统(书P31)惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)是利⽤惯性敏感器(陀螺仪和加速度计)测量得到的载体运动的⾓速率和加速度,依据惯性定律计算载体位置,速度,姿态等运动参数的装置或系统.8.数学平台.(书P21)数学平台的主要任务是⽤捷联陀螺仪测量的载体⾓速度计算出载体坐标系b 到导航坐标系n 的姿态变换矩阵nb C ;从姿态矩阵的元素中提取载体的姿态和航向⾓信息;⽤姿态矩阵把捷联系统加速度计的输出从载体坐标系变换到导航坐标系(n nb b f C f ).姿态矩阵计算,姿态航向⾓计算,⽐⼒变换等效于平台惯导的实体平台功能,但是靠数学变换和计算机实现.通常把这三项计算称作”数学平台”.9.对准.(书P72)在惯导系统加电启动后,平台的三轴指向是任意的,没有确定的⽅位.因此,在系统进⼊导航⼯作状态之前,必须将平台的指向准确估计出来.这⼀确定平台坐标系相对于参考系的⽅位的过程称为惯导系统的对准.10.传递对准.(书P81)传递对准是主惯导向⼦惯导实时传输⼦惯导对准所需要的导航参数和数据,⼦惯导通过动态匹配它与主惯导的数据,估计它所建⽴的坐标系与主惯导所建⽴坐标系之间的差别,并进⾏修正,以建⽴与主惯导相⼀致的导航坐标系的过程.(这段话⽐较拗⼝,要耐⼼地看.)11.标定与补偿.(书P94,P96)标定:通过⽐较陀螺仪,加速度计的输出值与已知的输⼊运动或基准信息,确定误差模型或测量模型的误差系数,使输出在其取值范围内符合使⽤要求的过程.误差补偿:通过测量确定适当的误差系数,并利⽤这误差系数通过误差模型对测量值加以修正,以除去惯性敏感器或系统中可预测的误差项.12.组合导航(书P26)组合导航技术是指使⽤两种或两种以上的不同导航系统(或设备)对同⼀信息源作测量,利⽤不同导航设备性能上的互补特性,从这些测量值的⽐较值中提取各系统的误差并校正之,以提⾼整个导航系统性能的⽅法和⼿段.13.最优组合导航(书P104)为了与经典的回路控制⽅法和其他确定性修正⽅法相区别,通常称采⽤滤波和估计技术的组合导航为最优组合导航.最优组合导航的基本原理是利⽤两种或两种以上的具有互补误差特性的独⽴信息源或⾮相似导航系统,对同⼀导航信息作测量并解算以形成量(liang,第⼆声)测量(liang,第四声),以其中⼀个系统作为主系统,利⽤滤波算法估计该系统的各种误差(称为状态误差),再⽤状态误差的估值去校正系统状态值,以使组合系统的性能⽐其中任何⼀个独⽴的⼦系统都更为优越,达到综合⽬的.14.线性滤波(书P106)基于线性系统进⾏的滤波称为线性滤波.主要包括:①最⼩⼆乘估计:它不考虑被估参数和观测参数的统计特性,因此不是最优估计.②卡尔曼滤波器:1960年卡尔曼提出了⼀种实⽤的递推最优估计算法:卡尔曼滤波器.它是建⽴在状态空间时域公式基础上的最优递推滤波算法,成为现代许多信息融合算法的基础.15.卡尔曼滤波(书P113)卡尔曼滤波是⼀种线性⽆偏,以误差⽅差最⼩为估计准则的最优估计算法.特点:①它的数学模型是⼀阶的,即连续系统是⼀阶微分⽅程,离散系统是⼀阶差分⽅程,特别适合计算机处理.②由于采⽤了状态转移矩阵来描述实际的动态系统,在许多⼯程领域中都可以使⽤.③卡尔曼滤波器的每次运算,只要求前⼀时刻的估计数据和当前时刻的测量数据,不必存储⼤量的历史数据.16.Sagnac效应.(书P42)光学陀螺的⼯作原理主要是基于Sagnac效应.所谓Sagnac效应是指在任意⼏何形状的闭合光路中,从某⼀观察点出发的⼀对光波沿相反⽅向运⾏⼀周后⼜回到该观察点时,这对光波的光程将由于该闭合光路相对于惯性空间的旋转⽽不同,光程差的⼤⼩与闭合光路的转动速率成正⽐.17.数据库参考导航(书P248)数据库参考导航(Data Base Reference Navigation,DBRN)是利⽤预先测量的地理或天⽂数据(源)库或地图作为参考,与传感器测量的相关信息进⾏计算,⽐较和相关处理,确定载体精确的定位信息和为载体提供导航的过程,⽅法和技术的总称.18.地形辅助导航(书P22)地形辅助导航(Terrain Aided Navigation,TAN)是利⽤地形,地物和地貌特征进⾏导航的总概念.地形辅助导航的基本⼯作原理:在系统中存储有飞⾏器所要飞越地区的三维数字地图;在飞⾏过程中,系统利⽤地形特征传感器得出飞⾏器正下⽅的地形剖⾯图或其他特征;系统将所存储的数字地图与测得的地形剖⾯图相⽐较,当达到匹配时,便求出了飞⾏器所在点的位置.⼆.简答题1.简述GPS 的组成,定位的⼏何原理以及GPS 定位过程.①GPS 系统的组成:GPS 卫星星座(空间部分),地⾯监控系统(控制部分),GPS 信号接收机(⽤户部分).②定位原理:三球交会(不是汇)原理.(书P13)三球交会原理:⽤户接收机与卫星之间的距离为:R =其中111,,,R x y z 为卫星到⽤户接收机之间的距离,卫星的坐标,是已知量;,,x y z 为⽤户接收机的坐标,为未知量.如果接收机能测出距三颗卫星的距离,便有三个这样的⽅程式,把这三个⽅程式联⽴起来,便能求解接收机的位置坐标,从⽽确定⽤户的位置.实际上, ⽤户接收机⼀般不可能有⼗分精确的时钟,他们也不与卫星钟同步,因此⽤户接收机测量得出的卫星信号在空间的传播时间是不准确的,计算得到的距离也不是⽤户接收机和卫星之间的真实距离.这种距离叫做伪距.假设⽤户接收机在接收卫星信号的瞬间,接收机的时钟与卫星导航系统所⽤时钟的时间差为t ,则有:R c t =+其中,c 为光速;t 为未知数.只要接收机能测出据四颗卫星的伪距,便有四个这样的⽅程.联⽴即可求解接收机的位置和准确的时间.③GPS 定位过程:围绕地球运转的⼈造地球卫星连续向地球表⾯发射经过编码调制的连续⽆线电信号,信号中含有卫星信号准确的发射时间,以及不同的时间卫星在空间的准确位置(由卫星运动的星历参数和历书参数描述);卫星导航接收机接收卫星发出的⽆线电信号,测量信号的到达时间,计算卫星和⽤户之间的距离;⽤导航算法(最⼩⼆乘法或滤波估计算法)解算得到⽤户的准确位置.2.简述平台式惯导原理.平台式惯导以陀螺为测量元件,通过三个框架形成了⼀个不随载体姿态和载体在地球上的位置⽽变动的物理稳定平台,保持着指向东北天三个⽅向的坐标系.固定在平台上的加速度计分别测量出在这三个⽅向上的载体加速度,将其对时间⼀次和⼆次积分,从⽽导出载体的速度和所经过的距离,载体的航向与姿态,最后由陀螺及框架构成的稳定平台输出.3.简述捷联式惯导原理.捷联式惯导将陀螺和加速度计直接固联在运载体上.惯性传感器(陀螺,加速度计)输出的是载体相对惯性空间的加速度和⾓速度,由计算机将载体坐标系下测量的数据变换到导航坐标系中再进⾏导航计算.因为导航计算是以参考坐标系(导航坐标系)为参考来确定载体的位置,速度,姿态等运动参数的,坐标变化和姿态⾓计算实际上起到了平台式惯导系统的稳定平台的作⽤,所以也称为”数学平台”.4.为什么说陀螺仪和加速度计是决定惯导系统精度的决定因素?(书P70)①陀螺仪的误差:陀螺漂移引起的误差⼤多数是振荡的,但对某些导航参数和平台误差⾓将产⽣常值误差.⽽最为严重的是北向陀螺的漂移y ε及⽅位陀螺的漂移z ε,对于经度误差()t δλ将引起随时间积累的位置偏差.但这并不意味着可以放松对东向陀螺的要求.实际上东向陀螺漂移x ε直接影响⽅位对准精度.因此,3个陀螺漂移的⼤⼩都是决定系统精度的关键因素.②加速度计的误差:加速度计零偏误差将产⽣振荡误差及常值误差.如两个⽔平加速度计的零偏误差,x y ??将引起经纬度及平台姿态⾓的常值误差.总之,陀螺仪和加速度计的精度是影响惯导系统精度的决定性因素,其中陀螺仪的精度尤为突出.5.阐述惯导系统的基本误差特性.(P70,与题⽬4类似,是题⽬4的概括)①陀螺仪:引起的系统误差⼤多为振荡的,对某些导航参数和平台误差⾓将产⽣常值误差.最为严重的是北向陀螺漂移以及⽅位陀螺漂移,对经度误差将引起随时间积累的位置偏差.东向陀螺的漂移误差将直接影响⽅位对准精度.②加速度计的误差:产⽣振荡及常值误差.其中⽔平加速度计将引起经纬度及平台姿态⾓常值误差.总之,陀螺仪和加速度计的精度是影响惯导系统精度的决定性因素,其中陀螺仪的精度尤为突出.6.最优组合导航的原理,及其主要过程.①定义:采⽤滤波和估计技术的组合导航为最优组合导航.②基本原理:是利⽤两种或两种以上的具有互补误差特性的独⽴信息源或⾮相似导航系统,对同⼀导航信息作测量并解算以形成量测量,以其中⼀个系统作为主系统,利⽤滤波算法估计该系统的各种误差(称为状态误差),再⽤状态误差的估值去校正系统状态值,以使组合系统的性能⽐其中任何⼀个独⽴的⼦系统都更为优越,达到综合⽬的.③应⽤最优滤波实现组合导航的主要过程:a.设计”最优”系统并对其特性进⾏计算和评估.b.考虑成本限制,灵敏度特性,计算要求和能⼒,测量程序和系统知识了解程度等,对”最优”系统进⾏简化,设计合适的”次优”系统.c.构建并试验样机系统,并按要求做最后调整和改进.7.卡尔曼滤波器的定义,特点:①定义:卡尔曼滤波是⼀种线性,⽆偏,以误差⽅差最⼩为估计准则的最优估计算法.②主要特点:a.它的数学模型是⼀阶的,即连续系统是⼀阶微分⽅程,离散系统是⼀阶差分⽅程,特别适合计算机处理.b.由于采⽤了状态转移矩阵来描述实际的动态系统,在许多⼯程领域中都可以使⽤.c.卡尔曼滤波器的每次运算,只要求前⼀时刻的估计数据和当前时刻的测量数据,不必存储⼤量的历史数据,⼤⼤减少了对计算机运算能⼒的要求.8.写出离散卡尔曼滤波⽅程组.9.卡尔曼滤波误差产⽣的原因?①系统数学模型不准确或对系统数学模型作了⼀定的简化及近似,忽略了有关误差因素,使实际系统的状态转移矩阵,系统⼲扰矩阵等等与滤波计算时应⽤的相应参数矩阵有差别.②初始状态⽅差估计不准确,即0P 存在误差.③噪声的统计特性不准确,即,k k Q R 存在误差.④使⽤了不准确的增益矩阵k K .10.联邦滤波的基本思想.基本思想是先分散处理,再全局融合,即在诸多⾮相似⼦系统中选择⼀个信息全⾯,输出效率⾼,可靠性绝对保证的⼦系统作为公共参考系统,与其他⼦系统两两相结合,形成若⼲⼦滤波器;各⼦滤波器并⾏运⾏,获得建⽴在⼦滤波器局部观测基础上的局部最优估计;这些局部最优估计在主滤波器内按融合算法合成,从⽽获得建⽴在所有观测量基础上的全局估计.11.什么是直接估计⽅法,间接估计⽅法?惯性组合导航系统根据滤波器状态可将估计⽅法分为直接估计法和间接估计法.①直接估计法以各种导航参数(如惯导系统输出的精度λ,纬度L 和对地速度,,N U E v v v 等,采⽤符号I X 表⽰)为主要滤波状态,滤波器估值的主要部分就是导航参数估值.②间接法以惯导系统导航参数误差I X ?为滤波器主要状态,滤波器估值的主要部分就是导航参数误差估值?X ?,然后⽤?X ?去校正IX .12.简述输出校正和反馈校正的优缺点.(书P132)①输出校正:优点:⼯程实现⽐较⽅便,组合滤波器的故障不会影响惯导的⼯作.缺点:由于输出校正的滤波器所估计的状态是未经校正的导航参数误差,⽽惯导的误差是随时间增长的,卡尔曼滤波器的数学模型建⽴在误差为⼀阶⼩量且取⼀阶近似的基础上,因此在长时间⼯作时,由于惯导误差不再是⼩量,会使滤波⽅程出现模型误差,使滤波精度下降.②反馈校正:优点:反馈校正的滤波器所估计的状态是经过校正的导航参数误差,在反馈校正后,惯导的输出就是组合系统的输出,误差始终保持为⼩量,克服了输出校正的缺点,因此可以认为利⽤反馈校正的系统状态⽅程,更能接近真实地反映系统误差状态的动态过程,也可以认为没有模型误差.缺点:⼯程实现没有输出校正简单,且滤波器故障直接影响惯导输出,降低了系统可靠性.13.简述GPS/INS松耦合,紧耦合,并⽐较两者的特点.(P151)①松耦合组合(速度位置组合):将INS(惯导)和GNSS(全球导航卫星系统,这⾥特指GPS系统)接收机各⾃输出的位置估值和速度估值进⾏⽐较,得到的差值形成滤波器(如卡尔曼滤波器)的测量输⼊量,对惯导系统提供测量更新.②紧耦合组合(伪距,伪距率组合):将GNSS接收机的伪距测量值和伪距率测量值,与利⽤INS导航输出计算出的相应伪距,伪距率估计值进⾏⽐较,得到的差值形成(卡尔曼)滤波器的测量输⼊值,经组合导航滤波器,⽣成惯导系统的误差估值,这些估值可在每次测量更新后对惯导系统进⾏修正,以提⾼惯导的精度.③特点(⽂字版):与松耦合相⽐,紧耦合的主要优点有:不存在将⼀个卡尔曼滤波器的输出⽤作第⼆个滤波器的测量输⼊时所产⽣的问题;隐含完成GNSS 位置和速度协⽅差的交接;组合系统不需要⽤完整的GNSS数据来辅助INS,即使只跟踪到单个卫星信号,GNSS数据也会输⼊滤波器,⽤于估计INS的误差,从⽽增加了GNSS使⽤的灵活性,但是在这种情况下估计精度会下降很快.④特点⽐较(表格版本):(见书P151)14.GPS/INS伪距,伪距率组合的概念.紧耦合组合是将GNSS接收机的伪距测量值和伪距率测量值,与利⽤INS导航输出计算出的相应伪距,伪距率估计值进⾏⽐较,得到的差值形成(卡尔曼)滤波器的测量输⼊值,经组合导航滤波器,⽣成惯导系统的误差估值,这些估值可在每次测量更新后对惯导系统进⾏修正,以提⾼惯导的精度.由于这种组合使⽤GNSS测量的伪距和伪距率以及INS导航结果相应的伪距和伪距率估值作为组合滤波器的测量值,因此,这种紧耦合组合也称为伪距,伪距率组合.15.简述SITAN地形辅助导航的原理.(书P261)根据INS输出的位置可在数字地图上找到地形⾼程,⽽INS输出的绝对⾼度与地形⾼程之差为飞⾏器相对⾼度的估计值,它与雷达⾼度表实测相对⾼度之差就是卡尔曼滤波的测量值.由于地形的⾮线性特性导致了量测⽅程的⾮线性,采⽤地形随机线性化算法可实时地获得地形斜率,得到线性化的量测⽅程;结合INS的误差状态⽅程,经过卡尔曼滤波递推算法可得导航误差状态的最优估值,采⽤输出校正可修正INS的导航状态,从⽽获得最优导航状态.16.巡航导弹的惯性地形匹配制导过程.(书P256)①在侦查阶段,预先绘制出飞⾏弹道附近区域的数字地形标⾼数字地图获取数字的地形⾼程数据,按巡航导弹预定的发射点到被攻击⽬标点之间的最佳基准弹道,确定若⼲个具有明显地形特征的地形匹配区.②巡航导弹飞⾏过程中进⾏地形数据实测,确定出导弹实际位置.③修正巡航导弹的飞⾏航迹.三.计算题.1.推导并说明纯惯性⾼度通道的稳定性.2.写出惯导⽐⼒⽅程,并说明其含义,指出每⼀项的物理意义.上述⽅程表明了加速度计所敏感的⽐⼒与载体相对地球加速度之间的关系.其右边第⼀项是载体对地速度在导航坐标系中的变化率,即在测量坐标系中表⽰的载体相对地球的加速度;第⼆项是地球⾃转⾓速度和导航坐标系相对地球的转动所产⽣的科⽒加速度和向⼼加速度;第三项是地球重⼒加速度.(需会推导)推荐⼀⾸歌:《ありふれたかなしみの果て》Contributed by 施俊杰。

组合导航定位的基本原理
组合导航定位的基本原理是通过将多个传感器的信息进行组合，以提供更准确、鲁棒的定位结果。

这种方法通常使用不同类型的传
感器，如全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）、地面参考站、惯性测量单元（IMU）等。

这些传感器提供的信息经过组合和融合，可以弥补彼此的局限性，从而提高定位的精度和可靠性。

组合
导航定位的基本原理是利用多传感器的信息相互校准和补偿，以实
现高精度、鲁棒的定位结果。

通过对传感器数据进行融合和处理，
可以减少误差和提高定位的准确性，从而满足不同应用场景对定位
精度的要求。

这种方法在航空航天、自动驾驶、室内定位等领域得
到广泛应用，为定位技术的发展提供了重要的支持。

GPSGPS的发展历程的发展历程的发展历程人类是在一次偶然事件中发现可以利用卫星进行导航。

1957 年，前苏联成功发射第一枚人造卫星“斯普特尼克”1 号(Sputnik-1)进 入轨道后不久，美国詹斯·霍普金斯（Johns Hopkins）大学应用物 理实验室（APL）两位科学家在跟踪这颗苏联卫星时无意中发现，他 们收到的无线电信号有多普勒频移效应，即卫星在飞近地面时，接收 机收到的无线电频率逐渐增高，飞远时则逐渐降低。

科学家对这种现 象研究后产生灵感，卫星的轨道可由地面站测得的多普勒频移曲线确 定，若知道卫星的精确轨道，不就能确定地面接收机的位置了吗?从 此，一种先进的导航技术“卫星导航”悄然兴起。

当时美国科学家们即倡议利用卫星，为其核动力弹道导弹潜艇进 行定位导航，以修正惯性导航系统的时间累积误差。

于是美国在1958 年提出利用“多普勒频移效应”与“标准时间差”定位原理的第一 代卫星定位系统——经纬仪(Transit)构想，1960 年4 月开始发射首 颗卫星，1964 年提供军用服务，1967 年开放给民间使用，此后曾进 行两次改进，1988 年8 月进行最后一次发射，2000 年系统报废。

“经 纬仪卫星导航定位系统”的成功，导致美国与苏联研发与建立更大规 模、高精度的卫星导航定位系统， 即全球定位系统(GPS) 与和全球导航卫星系统(GLONASS 格洛纳斯)。

的概述GPS的概述Gps是Global Positioning System的简称，即全球卫星定位系统，最初应用于军事领域，是美军71年代初“子午仪卫星导航定位”技术发展起来的具有球性，全能性（陆地，海洋，航空），全天候优势。

民用方面：最大的民用市场就是汽车导航系统汽车导航的目的：引导汽车在繁忙交通状态和复杂的道路网络中,选择最佳的路径,使其能在尽量短的时间和路程内到达目的地。

GPS系统包括三大部分：1).空间部分—GPS卫星星座；2).地面控制部分—地面监控系统；3).用户设备部分—GPS信号接收机。

卡尔曼滤波与组合导航原理
卡尔曼滤波是一种最优估计方法，能够在给定测量和先验信息的情况下，提供系统状态的最优估计。

组合导航是一种通过多个传感器（如GPS、陀螺仪、加速度计等）的数据来确定位置、速度和方向的技术。

卡尔曼滤波和组合导航技术经常一起使用，以提高导航系统的准确性和鲁棒性。

本文介绍了卡尔曼滤波的基本原理、应用和优缺点，以及组合导航的工作原理、常用算法和应用场景。

同时，还探讨了卡尔曼滤波和组合导航在无人驾驶、航空航天、水下探测等领域的应用前景和挑战。

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组合导航算法总结引言组合导航是一种将多个导航算法相结合的技术，旨在提高导航系统的准确性和效率。

该算法通过采用多个不同的导航策略，并将它们的结果进行组合来取得更好的导航性能。

本文将对组合导航算法进行总结，并介绍其应用场景和优势。

组合导航算法的原理组合导航算法的核心原理是通过将多个独立的导航算法的结果进行组合，从而得到更准确和可靠的导航路径。

通常情况下，组合导航算法会采用多种导航策略，如最短路径算法、遗传算法、模拟退火算法等。

这些不同的导航策略可能会有不同的优势和局限性，通过将它们组合起来，可以克服各自的限制，提高导航性能。

组合导航算法的应用场景组合导航算法可以应用于各种导航系统，比如车载导航、无人机导航、船舶导航等。

在这些场景中，导航的准确性和效率对于任务的完成至关重要。

而组合导航算法可以通过融合多种导航策略的结果，来提供更可靠和精确的导航路径。

组合导航算法的优势使用组合导航算法的主要优势包括以下几点：1.提高导航准确性：组合导航算法可以充分利用多个导航策略的优势，从而减小导航误差，提高导航准确性。

2.提高导航鲁棒性：由于组合导航算法考虑了多种导航策略，即使某个策略无法适应特定的导航场景，其他策略仍然可以提供可行的导航路径，从而提高导航的鲁棒性。

3.提高导航效率：组合导航算法可以通过并行计算多个导航策略，从而加快导航路径的计算和更新速度，提高导航效率。

4.适应多样化的导航环境：由于组合导航算法可以灵活选择不同的导航策略，因此可以适应各种不同的导航环境和场景，包括复杂的城市道路、山区、海洋等。

总结组合导航算法是一种将多个导航策略相结合的技术，可以提高导航系统的准确性和效率。

通过使用组合导航算法，可以充分利用多种导航策略的优势，克服各自的限制，从而获得更可靠、精确和高效的导航路径。

因此，组合导航算法在各种导航系统中有着广泛的应用前景。

注意：本文仅为组合导航算法总结，若需详细了解该算法的具体实现和应用细节，请查阅相关专业文献或与领域专家进行交流。

组合导航系统是将载体( 飞机、舰船等) 上导航设备组合成一个统一系统，利用两种或两种以上设备提供多重信息，构成一个多功能、高精度冗余系统。

组合导航系统有利于充分利用各导航系统进展信息互补与信息合作, 成为导航系统开展方向。

在所有组合导航系统中，以北斗与惯性导航系统INS 组合系统最为理想, 而深组合方式是北斗与惯性导航系统( INS) 组合最优方法。

鉴于GPS 不可依赖性，北斗卫星导航系统与INS 组合是我国组合导航系统开展趋势，我国自主研制北斗/INS深组合导航系统需要解决关键技术。

1北斗/惯导深组合导航算法深组合导航算法是由INS导航结果推算出伪距、伪距率，与北斗定位系统观测得到伪距、伪距率作差得到观测量。

通过卡尔曼滤波对INS误差和北斗接收机误差进展最优估计，并根据估计出INS误差结果对INS进展反应校正, 使INS保持高精度导航。

同时利用校正后INS 速度信息对北斗接收机载波环、码环进展辅助跟踪, 消除载波跟踪环和码跟踪环中载体大局部动态因素, 以降低载波跟踪环和码跟踪环阶数，从而减小环路等效带宽, 增加北斗接收机在高动态或强干扰环境下跟踪能力。

其组合方式如图1所示，图中只画出了北斗一个通道，其他通道均一样。

图 1 深组合方式框图组合导航参数估计是组合导航系统研究关键问题之一。

经典Kalman 滤波方法是组合导航系统中使用最广泛滤波方法，但由于动态条件下组合导航系统状态噪声和量测噪声统计信息不准确，常导致滤波精度下降，影响组合导航性能。

滤波初值选取与方差矩阵初值对滤波结果无偏性和稳定性有较大影响，不恰中选择可能导致滤波过程收敛速度慢，甚至有可能发散。

另外系统误差模型不准确也会导致滤波过程不稳定。

渐消记忆自适应滤波方法通过调节新量测值对估计值修正作用来减小系统误差模型不准确对滤波过程影响。

当系统模型不准确时，增强旧测量值对估计值修正作用，减弱新测量值对估计值修正作用。

因此我们提出了以模糊控制规那么为根底渐消记忆自适应卡尔曼滤波方法。

第6章组合导航系统6.1引言从惯性导航的工作原理和误差分析可以看出，惯导系统的自主性很强，它可以连续地提供包括姿态基准在内的全部导航参数，并且具有非常好的短期精度和稳定性。

在航空、航天、航海和许多民用领域都得到了广泛的应用，成为目前各种航行体上应用的一种主要导航设备。

其主要缺点是导航定位误差随时间增长，导航误差积累的速度主要由初始对准的精度、导航系统使用的惯性传感器的误差以及主运载体运动轨迹的动态特性决定。

因而长时间独立工作后误差会增加[1]。

解决这一问题的途径有两个，一是提高惯导系统本身的精度。

主要依靠采用新材料、新工艺、新技术，提高惯性器件的精度，或研制新型高精度的惯性器件。

实践已经证明，这需要花费很大的人力和财力，且惯性器件精度的提高是有限的。

另一个途径是采用组合导航技术。

主要是使用惯性系统外部的某些附加导航信息源，用以改善惯性系统的精度，通过软件技术来提高导航精度。

在实际应用中有多种不同原理的其它导航系统，它们具有不同的特点：如多普勒导航系统，系统的误差和工作时间长短无关，但保密性不好；天文导航系统，位置精度高，但受观测星体可见度的影响；卫星导航的精度高，容易做到全球、全天候导航，但它需要一套复杂的定位设备，当载体做机动飞行时，导航性能下降，尤其重要的是，卫星导航在战时将受到导航星发射国家的制约。

于是，人们设想把具有不同特点的导航系统组合在一起，取长补短，用以提高导航系统的精度。

实践证明，这是一种很有效的方法。

现在可以利用的各种现代辅助导航手段结合估算处理技术和高速计算机的进展，使组合导航系统在近年来获得了广泛的应用。

组合导航技术是目前导航技术发展的重要方向。

6.2 组合导航系统的基本原理和方法6.2.1 组合导航系统基本原理在辅助的惯性导航系统中，一个或多个惯性导航系统的输出信号与独立测量的由外部源导出的相同的量进行比较。

然后根据这些测量值的差异导出对惯性导航系统的修正。

适当组合这些信息，就有可能获得比独立使用惯性系统更高的导航精度[2]。

导航原理组合导航组合导航是将两种或以上的导航方式结合起来，使得导航更加精准、高效。

在当今时代，随着信息技术的快速发展，组合导航已经成为了一种必不可少的导航方式。

本文将介绍组合导航的基本原理和实现方式。

导航原理导航是指人们通过各种手段来实现自身位置的确定以及目的地的定位和导向的行为，其主要原理包括位置感知、方向感知和路线规划。

在实际应用中，根据不同环境和需求，导航方式也可以分为徒步导航、驾车导航、航空导航等等。

组合导航的优势组合导航主要是将不同的导航方式组合起来，以充分利用它们的各自的优势。

比如，在城区行车导航中，由于GPS信号的穿透力较弱，容易受到高楼大厦等影响而出现定位不准确的情况。

此时，利用地图来结合GPS导航使用，通过人眼判断地图上所在位置，再结合GPS定位信息，可提高导航准确性。

再举一个例子，在森林徒步旅行中，由于地形复杂，很难通过GPS准确定位。

此时，利用指南针和地图相结合，通过指向目标方向，判断当前位置，而旅行路线可以通过地图导出。

这样既可以提高定位精度，又可缩短路线。

组合导航的具体实现方式实现组合导航需要结合不同导航方式的特点和优势，采用相应的技术方案进行组合。

GPS NavigationGPS导航系统能够通过卫星定位技术，在天空中找到它们所处的位置。

其主要应用在车辆驾驶、出行及其它室外运动等活动中。

当GPS导航出现误差时，可通过地图或者GSM定位的补充，提高定位精确度。

Map地图作为导航的一种手段，能够以直观的空间表现方式描绘一个区域内的各种地貌、建筑、道路和自然地理特征。

根据目的、路线和需求，地图导航可以结合GSM或GPS定位数据和其他传感器来优化导航信息。

Compass指南针作为定向工具，能够指示地理方向和方位。

在外来信号较弱的情况下，它仍能工作。

因此，在良好的辅助设备下，指南针可以实现徒步和户外导航。

GSM考虑到GPS信号的服务可用性和精度，与GSM定位的结合可提高导航的可靠性和精度。