GPS导航系统和惯性导航系统(INS)的区别

GPS导航系统和惯性导航系统(INS)的区别
随着时代的变迁、近现代科学技术的发展、运载⼯具的种类增多,“导航”的概念也⼤⼤扩展。导航,就是引导航⾏,确定航⾏提运动到什么地⽅和向何⽅向运动的意思,于是,多传感器组合导航系统成为导航系统的发展趋势,且已成为倍受⼈们关注的热门领域,并在军事领域、空间技术领域得到⼴泛应⽤,尤其是GPS/惯性导航系统(也称为GPS/INS组合导航系统)。
⼀、GPS导航系统优点:
1.定位精度⾼,同时利⽤GPS系统可以获得动态⽬标的⾼精度坐标、速度和时间信息,在较⼤空间尺度上对静态⽬标可以获得10-6~10-7的相对定位精度,同时随着技术⽔平的提⾼,定位精度还将进⼀步提⾼。
2.观测时间短,可以实现实时定位。
3.全球范围内连续覆盖。随着卫星数⽬的增多,可以保证地球上(包括⽔⾯和空中)任何地点在任何时间都能观测到⾄少4颗卫星,从⽽保证全球范围内的全天候连续三维定位。
4. 适应性强,可在各种恶劣环境中⼯作,可以24⼩时⼯作,⽽且⽆论是⾼⼭,深⾕,GPS都能够⼯作。
GPS导航系统的缺点,具有较⾼的精度和较低的成本,且具有很好的长期稳定性,但也存在下述缺點:
1.GPS卫星星座对地球覆盖还不完善,尤其是中纬度地区,存在着所谓的“间隔区”;
2.GPS⾼动态性能较差,GPS接收机的⼯作受飞⾏器机动的影响,当飞⾏器的机动超过GPS接收机的动态范围时,接收机会失锁,从⽽不能⼯作,或者动态误差太⼤,超过允许值就不能使⽤。
3.GPS接收机必须接收到卫星信号才能够进⾏定位、导航,在有遮挡的情况下不能使⽤(如室内、⽔下、地下等)。
基于上述种种的原因,⽬前GPS系统在⾼可靠性的领域,还只能作为⼀种辅助导航设备,⽽不能作为唯⼀的导航设备使⽤,制约了其进⼀步的发展。
⼆、惯性导航系统(INS)简介
惯性导航系统的⼯作机理是建⽴在⽜顿经典⼒学的基础上的,它是⼀种⾃助式的导航⽅法。它完全依靠机载设备⾃主地完成导航任务,不需要外界任何电磁信号,也不向外部辐射能量,可以独⽴给出载体的姿态、速度和位置信息,抗外界⼲扰能⼒很强,因此具有很好的隐蔽性,其⼯作环境不仅包括空中、地球表⾯,还可以在⽔下,在航空、航海、⽕箭、导弹、宇宙航⾏等⽅⾯都有⼴泛应⽤,⽬前纯粹的惯性导航系统已经可以满⾜中近程导航精度的要求,但是还不能满⾜远程导航以及武器投掷、侦察、反潜等更⾼精度的导航要求,主要是由于惯性导航系统存在误差积累、漂移⼤的特点,定位误差
会随时间的延续不断增⼤。因此,长时间的导航时需要提供校正⽤的外部信息。这些局限性决定了惯导不能够长时间准确的⼯作,⽽这恰好是GPS具备的。
三、GPS/INS组合系统的组成及性能优势:
将GPS与惯性导航组合成⼀个系统的主要⽬的就是为了提⾼导航的精度和可靠性能。这种组合的⽅式,克服了各⾃的缺点,取长补短,使综合后的导航精度⾼于两个系统单独⼯作的精度,实现了在⾼动态和强⼲扰的复杂环境下实时、⾼精度的导航定位,是⼀种⽐较完善的导航系统。
1.改善系统精度,对于惯导系统可以实现惯性传感器的校准、惯导系统的空中对准、⾼度通道的稳定等,从⽽有效的提⾼惯导系统的性能和精度;
2.加强系统的动态性能和抗⼲扰能⼒,对于GPS全球定位系统,惯导系统的辅助可以提⾼其跟踪卫星的能⼒,提⾼接收机的动态性能和抗⼲扰性,提⾼可靠性。同时提⾼了GPS接收机开机时信号的快速捕获能⼒和由于姿态机动(遮挡)所引起信号丢失之后的在捕获性能。
3.实现⼀体化,减⼩⾮同步误差,GPS/INS组合系统可以实现⼀体化,把GPS接收机放⼊惯导部件中,可以使系统的体积、重量和成本进⼀步减⼩,且便于实现惯导和GPS的同步,减⼩⾮同步误差。
总之,GPS/INS组合系统可以构成⼀种⽐较理想的导航系统,是⽬前导航技术发展的主要⽅向。
四、GPS/INS组合系统的未来发展趋势:
GPS/INS组合系统作为导航系统的⼀个重要组成部分,已经成为国际上的⼀个研究热点,尤其是低成本的GPS/INS组合导航系统,由西安精准测控⾃主研发⽣产的GPS/INS组合导航系统,双天线组合导航增强型组合导航(RTK) PA-
gps组合GS02。
国内的⼀些⾼等院校、研究所和企业公司也开展了组合导航的多项技术的研究。例如北京航空航天⼤学研究设计了⼀种“GPS/INS/MM(地图匹配)车辆定位系统”,其组合定位误差达到±40m。
⽬前GPS/INS组合系统的发展趋势为:
1.提⾼GPS系统的抗⼲扰性能,提⾼GPS/INS组合制导的可靠性;
2.研制新型INS系统,从⽽提⾼GPS/INS组合制导的精度;
3.研究数据融合技术,进⼀步提⾼GPS/INS组合制导的性能。
虽然GPS/INS组合系统还在研究发展中,但是GPS/INS组合系统中的GPS与INS是互补的、互相提⾼
的⼀种组合集成系统,其定位精度⾼、可靠性好、性能强,系统的优势明显,应⽤领域更宽⼴,将会是导航研究的⼀个重点⽅向。

本文发布于:2024-09-21 20:42:20,感谢您对本站的认可!

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