INS惯性导航系统及 GPS／INS组合导航系统介绍

IMU（惯性测量单元）：由三轴加速度计和三轴陀螺构成，输出角速度和加速度值。

惯性测量单元（IMU）不包含算法解算单元，并不分析数据来定向，仅仅提供传感器数据，并不具有提供准确可靠的姿态数据的功能。

INS（惯性导航系统）：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、姿态和位置等信息。

      INS（惯性导航系统）：优点：

       1、由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式系统，故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的影响；

2、可全天候、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下；

3、能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低；

4、数据更新率高、短期精度和稳定性好。

 INS（惯性导航系统）缺点是：

1、由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差；

2、每次使用之前需要较长的初始对准时间；

3、设备的价格较昂贵；

4、不能给出时间信息。

VG（垂直陀螺仪）：由三轴加速度计和三轴陀螺构成，输出角速度和加速度值，以及2维姿态角(没有航向角)。

垂直陀螺仪包含算法解算单元，是在IMU基础上进行实践积分后得到的姿态（俯仰和横滚）角度值

垂直陀螺仪包含算法解算单元，是在IMU基础上进行实践积分后得到的姿态（俯仰和横滚）角度值。

AHRS（航姿参考系统）：一般加了磁场计（相当于指南针、罗盘），输出航向、姿态角度等值。

航姿参考系统包括多个轴向传感器，能够为飞行器提供航向，横滚和侧翻信息，这类系统用来为飞行器提供准确可靠的姿态与航行信息。

航姿参考系统包括基于MEMS的三轴陀螺仪，加速度计和磁强计。航姿参考系统与惯性测量单元IMU的区别在于，航姿参考系统（AHRS）包含了嵌入式的姿态数据解算单元与航向信息，目前常用的航姿参考系统（AHRS）内部采用的多传感器数据融合进行的航姿解算单元为卡尔曼滤波器。

两种或两种以上的导航技术的组合，组合后的系统称为组合导航系统。

组合导航系统克服了单一导航系统的局限性，充分发挥了各自导航系统的独特性，能够利用多种信息源，构成一种有多余度和导航准确度更高的多功能系统。

     惯性导航系统的输出信号与独立测量的有其他导航系统导出的相同的量进行比较； 

     通过卡尔曼滤波器给出对导航系统误差的实时估计；  

     通过适当的校正方式，对惯性导航系统进行修正，就有可能获得比单独惯性导航系统更高的导航精度

 GPS／SINS组合导航系统可以优势互补、取长补短,用GPS的高精度定位信息通过组合滤波器来标定和补偿惯导系统的积累误差，提高导航精度。同时，利用惯导系统的速度和加速度信息对GPS进行速度辅助，以提高GPS的抗干扰能力以及动态性能。 {即使在GPS出现故障时，惯性系统仍能独立工作并提供高精度的导航数据。

GPS／SINS是一个最佳组合方案，其性能、成本和体积均能满足各种运载器的导航技术要求。

惯性导航系统的输出信号与独立测量的有其他导航系统导出的相同的量进行比较；{通过卡尔曼滤波器给出对导航系统误差的实时估计；通过适当的校正方式，对惯性导航系统进行修正，就有可能获得比单独惯性导航系统更高的导航精度。

 GPS/SINS组合导航硬件框图

GPS/SINS组合导航系统原理框图

GPS/SINS组合导航系统应用领域

1.公路检测系统

2.航空航天摇感

3.激光断面测量

4.载人航天器上的导航应用

RTK（实时动态控制系统）

原理：基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级（1-10cm）定位精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接受来自基准站的数据，还要采集GNSS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态，也可以处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。

GPS编码

{C/A-码：为“粗码”或者 “商用测距码 {P（Y）码：由精码P码加密而成，没有重复， 没有重复，仅供军用。 {M码：新一代GPS军用信号。

卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。为了计算用户的三维位置和接收机时钟偏差，伪距测量要求至少接收来自4颗卫星的信号。