北斗卫星助力组合导航技术优化

相比里程计和地形匹配，卫星信息精度更高、更加稳定并且使用成本很低。1980年美国波音公司在C141飞机上将霍尼韦尔公司的惯性导航系统和GPS进行了数据融合，并进行了组合导航试验。

20世纪90年代初期，地面车辆导航方式广泛采用GPS，但是由于卫星信号存在易受干扰的缺点，一旦被屏蔽就无法进行导航定位，而惯性导航系统具有自主导航的特性，卫星／惯导的组合导航方式应运而生，并成为定位定向系统的发展趋势。近年来许多国家都推出了自己的卫星／惯导组合导航产品，2014年荷兰研发出的MTi－G－700组合导航系统备受美军的青睐，该系统可以在失去卫星信号后的20 s内由惯性导航系统单独导航，并且保持较高的导航定位精度；同年，英国推出了xNav500型组合导航系统，该系统主要应用于无人机上，定位精度可达到0.5m，由于其采用的是MEMS－IMU（微机电系统惯性测量元件），所以在失去卫星信号后的定位精度很低。

目前，美国的波音公司和许多大学都在进行卫星／惯导组合导航的研究，并取得了丰硕的成果，如波音公司的DQI－NP型组合导航系统被世界各国的许多科研院所作为试验对比的对象；加拿大的Calgary大学在卫星／惯导紧组合导航方面取得了众多成果；澳大利亚的New South Wales大学在2013年研发出了GPS／北斗二代（BD2）／MEMS组合导航系统，近阶段正在研制GPS／MEMS－IMU深组合导航系统。(www.zuozong.com)

我国对卫星／惯导组合导航的研究起步较晚，但是众多科研机构已经将组合导航的研发作为重要研究内容，并投入大量精力和物资。目前许多相关机构已经能独立完成组合导航系统的方案设计、系统仿真以及软硬件的生产和升级等一系列工作。21世纪以来，国内针对GPS／INS组合导航系统的信息融合技术进行了深入研究，并自主设计研发出了GPS／INS相关的组合导航系统。由于GPS的信息获取受制于美国，与此同时我国自主的北斗卫星定位系统（BD）渐渐成熟，使得BD／INS组合导航系统的相关技术成为研究热点。

针对卫星信号易受干扰和遮挡的特点，国内外学者在理论和工程层面做了许多深入探索和研究。加拿大Calgary大学的Godha等利用数据平滑等算法对失去卫星信号的GPS／INS分别进行了实时和事后的数据处理，实验结果表明在失去卫星信号30 s以内，组合导航系统仍然能保持高精度导航；Sharaf等利用自适应模糊逻辑算法与神经网络进行了巧妙的结合，提出了自适应模糊神经网络。张涛等将小波分析理论与神经网络技术进行结合，设计了GPS／INS组合导航新方法，将系统对卫星信号失效的容忍时间延长到100 s；Chiang等将“速度＋方位角”作为神经网络的输入，将“位置误差”作为输出，利用神经网络辅助失去卫星信号的组合导航系统进行定位，达到了良好的效果。总的来说，近些年我国在卫星／惯导组合导航领域取得了骄人的成绩，但是和国外相比还存在一定距离。