by WZH
導(dǎo)航定位技術(shù)通常基于兩類基本技術(shù):直接定位與航位推算。
直接定位采用可識別的外部信息直接確定位置。比如采用了無線電信號的衛(wèi)星定位,可以提供長時間誤差只有幾米(單點(diǎn)定位)或幾厘米(RTK定位)的高精度位置輸出。還有采用了紅外信號的激光測距,以及可以探測水聲信號的聲納探測,甚至在生活中通過觀察建筑物、標(biāo)識牌等方法確定所在位置,都屬于直接定位方法的具體體現(xiàn)。
航位推算通常能夠測量行程、速度(加速度)、方向(角速率)等信息,在初始的位置、速度、姿態(tài)等狀態(tài)參數(shù)已知時,即可通過推算得出當(dāng)前的狀態(tài)參數(shù)。在現(xiàn)代導(dǎo)航設(shè)備中常見的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Inertial Navigation System,INS),就是典型的航位推算導(dǎo)航系統(tǒng),能夠提供有效的角速率和加速度測量;還有常被人們用作航海領(lǐng)域的速度單位“節(jié)”,就源于一種傳統(tǒng)的航位推算方法:用卷輪將打結(jié)的繩索從船的后部放下去,以此來記錄行程并獲取速度。
由于直接定位和航位推算各有其優(yōu)缺點(diǎn):直接定位通過辨識外部信息,通常可以實(shí)現(xiàn)高精度的快速定位,但其信號易被遮擋或干擾,很難提供連續(xù)的導(dǎo)航結(jié)果;航位推算通常不易被外界干擾,能夠連續(xù)輸出狀態(tài)參數(shù)的測量結(jié)果,但使用時需要進(jìn)行初始化、并且誤差在推算的過程中會不斷累積。因此在實(shí)際的應(yīng)用中,尤其是在航空航天、自動駕駛等高新技術(shù)領(lǐng)域,單一的直接定位或航位推算技術(shù)已經(jīng)愈發(fā)難以滿足需求。
組合導(dǎo)航系統(tǒng)通常由兩個或更多的基于不同導(dǎo)航技術(shù)的子系統(tǒng)構(gòu)成,利用不同導(dǎo)航技術(shù)迥異的誤差特性并結(jié)合其優(yōu)勢,通過連續(xù)工作的組合導(dǎo)航系統(tǒng)來提供連續(xù)、完整的導(dǎo)航參數(shù)。常見的組合導(dǎo)航系統(tǒng)包括GNSS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)、視覺慣性里程計(visual inertial odometry,VIO)等。其中GNSS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合了直接定位中的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和航位推算中的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)兩種技術(shù)的優(yōu)勢,使GNSS測量賦予INS位置初值,并抑制慣性導(dǎo)航的漂移,而INS對GNSS導(dǎo)航結(jié)果進(jìn)行平滑并彌補(bǔ)其信號中斷。