組合導航是指綜合各種導航設備，由監視器和計算機進行控制的導航系統。大多數組合導航系統以慣導系統為主，其原因主要是由於慣性導航能夠提供比較多的導航參數，還能夠提供全姿態信息參數，這是其他導航系統所不能比擬的。
基本介紹
- 中文名：組合導航
- 外文名：integrated navigation
- 方法：迴路反饋法等
- 優點：導航精度高等
- 套用：航天工程等
- 學科：測繪學
簡介,方法,功能,特點,
簡介
將運載體從起始點引導到目的地的技術或方法稱為導航。導航系統測量並解算出運載體的瞬時運動狀態和位置，提供給駕駛員或自動駕駛儀實現對運載體的正確操縱或控制。隨著科學技術的發展，可資利用的導航信息源越來越多，導航系統的種類也越來越多。以航空導航為例，可供裝備的機載導航系統有慣性導航系統、GPS導航系統、都卜勒導航系統、羅蘭C導航系統等，這些導航系統各有特色，優缺點並存。比如，慣性導航(以下簡稱慣導)系統的優點是：不需要任何外來信息也不向外輻射任何信息，可在任何介質和任何環境條件下實現導航，且能輸出飛機的位置、速度、方位和姿態等多種導航參數，系統的頻頻寬，能跟蹤運載體的任何機動運動，導航輸出數據平穩，短期穩定性好。但慣導系統具有固有的缺點：導航精度隨時間而發散，即長期穩定性差。GPS導航系統導航精度高，在美國國防部加入SA(SelectiveAvaila bility)誤差後，使用C/A碼信號的水平和垂直定位精度仍分別可達100 和157m，且不隨時間發散，這種高精度和長期穩定性是慣導系統望塵莫及的。但GPS導航系統也有其致命弱點：頻帶窄，當運載體作較高機動運動時，接收機的碼環和載波環極易失鎖而丟失信號，從而完全喪失導航能力；完全依賴於GPS衛星發射的導航信息，受制於他人，且易受人為干擾和電子欺騙。其餘導航系統也有各自的優缺點。
各種導航系統單獨使用時是很難滿足導航性能要求的，提高導航系統整體性能的有效途徑是採用組合導航技術，即用兩種或兩種以上的非相似導航系統對同一導航信息作測量並解算以形成量測量，從這些量測量中計算出各導航系統的誤差並校正之。採用組合導航技術的系統稱組合導航系統，參與組合的各導航系統稱子系統。
方法
實現組合導航有兩種基本方法：
(1)迴路反饋法，即採用經典的迴路控制方法，抑制系統誤差，並使各子系統間實現性能互補。第二次世界大戰期間，英國為解決海上巡邏機長時間連續飛行的導航精度問題，率先研究了該型系統。
(2)最優估計法，即採用卡爾曼濾波或維納濾波，從機率統計最優的角度估計出系統誤差並消除之。兩種方法都使各子系統內的信息互相滲透，有機結合，起到性能互補的功效。但由於各子系統的誤差源和量測誤差都是隨機的，因此第二種方法遠優於第一種方法。設計組合導航系統時一般都採用卡爾曼濾波。由於慣導和GPS在性能上正好形成互補，因此採用該兩種系統作為組合導航設計中的子系統是世界公認的最佳方案。
功能
組合導航系統一般具有以下3種功能：
(1)協合超越功能。組合導航系統能充分利用各子系統的導航信息，形成單個子系統不具備的功能和精度。
(2)互補功能。由於組合導航系統綜合利用了各子系統的信息，所以各子系統能取長補短，擴大使用範圍。
(3)余度功能。各子系統感測同一信息源，使測量值冗餘，提高整個系統的可靠性。
特點
相比較單一導航系統，組合導航系統具有以下優點：
(1)能有效利用各導航子系統的導航信息，提高組合系統定位精度。例如，INS/GPS組合導航系統能有效利用INS短時的精度保持特性，以及GPS長時的精度保持特性，其輸出信息特性均優於INS和GPS作為單一系統的導航特性。
(2)允許在導航子系統工作模式間進行自動切換，從而進一步提高系統工作可靠性。由於各導航子系統均能輸出艦船的運動信息，因此組合導航系統有足夠的量測冗餘度，當量測信息的某一部分出現故障，系統可以自動切換到另一種組合模式繼續工作。
(3)可實現對各導航子系統及其元器件誤差的校準，從而放寬了對導航子系統技術指標的要求。例如，INS和GPS採用松耦合模式進行組合時，組合輸出的位置、速度和姿態將反饋到INS和GPS，對INS和GPS的相應誤差量進行校準。
