組合導航系統

導航即引導運載體航行，組合導航系統INS（integrated navigation system）是將飛機和艦船等運載體上的兩種或兩種以上的導航設備組合在一起的導航系統。組合導航系統是用以解決導航定位、運動控制、設備標定對準等問題的信息綜合系統，具有高精度、高可靠性、高自動化程度的優點，是網路化導航系統發展的必然趨勢。由於每種單一導航系統都有各自的獨特性能和局限性，如果把幾種不同的單一系統組合在一起，就能利用多種信息源，互相補充，構成一種有多維度和導航準確度更高的多功能系統。

基本介紹

• 中文名：組合導航系統
• 外文名：integrated navigation system
• 類別：系統
• 內容：組合導航

現狀以及優勢

組合導航系統是利用計算機和數據處理技術把具有不同特點的導航設備組合在一起，以達到最佳化的目的，整個系統由輸入裝置、數據處理和控制部分、輸出裝置以及外圍設備組成。輸入裝置能夠實時、連續的接收各種測量信息，由計算機將接收的信息進行綜合處理，從而得到最優的結果以便於確定航向、航速、天文以及地文測算等，最後由輸出裝置例如顯示器、印表機等對最佳化後的信息進行顯示。組合導航系統最大的優勢就是能夠實現優勢互補,提高導航系統的精度和可靠性。

組合導航系統的組成

關鍵技術

從本質上看，組合導航系統是多感測器多源導航信息的集成最佳化融合系統，它的關鍵技術是信息的融合和處理。新的數據處理方法，特別是卡爾曼濾波（見波形估計）方法的套用是產生組合導航的關鍵。卡爾曼濾波通過運動方程和測量方程，不僅考慮當前所測得的參量值，而且還充分利用過去測得的參量值，以後者為基礎推測當前應有的參量值，而以前者為校正量進行修正，從而獲得當前參量值的最佳估算。當有多種分系統參與組合時，就可利用狀態矢量概念。通常，取誤差本身作為狀態矢量，不是對速度、方位本身等作出最佳估計，而是對速度誤差、方位誤差等作出最佳估計。把這一估算從實際測得的速度、方位中減去，就得到此時此刻的速度、方位等參量。組合導航實際上是以計算機為中心，將各個導航感測器送來的信息加以綜合和最最佳化數學處理，然後進行綜合顯示。

海上組合導航

海上組合導航系統大致可分為簡易型和大型兩類。簡易型組合導航系統採用大規模積體電路、模組結構和微型計算機控制，其優點是結構緊湊、可靠、輕便、價廉。大型組合導航系統常以慣性導航為主，再由衛星導航、天文導航和各種無線電導航設備作為校準手段，也有以衛星導航為主，與奧米加、羅蘭和其他高準確度近程定位系統組合的系統。大型組合導航系統常與自動舵和防撞設備結合而成自動航行系統。大型組合導航系統大量使用微型計算機，實行多機並行工作；採用模組結構和標準接口，可以任意組合和擴展；採用最小二乘法或卡爾曼濾波技術提高系統的準確度。

航空組合導航

航空使用的組合導航系統種類很多。軍用組合導航系統常以慣性導航為主，再與其他導航設備組合。民用組合導航系統常見的有伏爾導航系統、地美依導航系統、羅蘭C導航系統、伏爾塔克導航系統、奧米加導航系統的組合。越洋飛行也用慣性導航與奧米加導航系統組合。
民航使用的新一代組合導航系統是飛行管理系統，把飛行姿態控制、飛行性能管理、導航、氣象信息，數字儀表飛行和彩色螢幕顯示等組合在一起，進行綜合處理。

未來發展趨勢

組合導航系統的關鍵技術是信息的處理，而信息的篩選和處理更多的是依據知識庫的豐富和完善，知識庫包括兩個方面：1、動態信息，包括雷達、GPS測量得到的實時位置信息以及其他船隻、飛機的實時位置信息，2、靜態信息，包括避讓法規、港口自然情況、氣候、水文、事故發生率等。將這些信息不斷補充完整，能夠建立完整的知識、專家系統，從而對信息的處理更加專業。