卫惯组合导航研究报告：卫星导航系统、惯性导航系统组合导航（27页）

全球卫星导航系统（GNSS）是能为地球表面或近地空间任何地点提供全天候定位、 导航、授时的空基无线电导航定位系统。美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的 格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）、欧盟的伽利略卫星导航系统（Galileo）以 及我国的北斗卫星导航系统（BDS）是全球四大卫星导航定位系统。 受多路径效应、对流层折射等因素影响，普通 GNSS 单点定位精度一般在 5-10 米 （实际普通 GNSS 在开阔地带单频单模单点定位精度约为 2.5 米）。为提高卫星导 航系统的定位精度，出现了高精度卫星定位技术，主要包括以基于网络 RTK 技 术的连续运行参考站系统（CORS）为代表的地基增强技术、以美国广域增强系 统（WAAS）为代表的区域星基增强系统以及基于实时精密单点定位技术（PPP） 的商业全球星站差分增强技术。惯性导航系统（INS）属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运 动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。 惯性导航系统的核心部件为陀螺仪和加速度计，利用载体先前的位置、惯性传感 器测量的加速度和角速度来确定其当前位置。给定初始条件，加速度经过一次积 分得到速度，经过二次积分得到位移。

角速度经过处理可以得出车辆的俯仰、偏 航、滚转等姿态信息，利用姿态信息可以把导航参数从载体坐标系变换到当地水 平坐标系中。惯性导航系统有自主导航、不受外部依赖、输出频率高（大于 100Hz）等优点。 定位精度取决于陀螺仪、加速度计等惯性传感器的测量精度，高性能 IMU 价格昂 贵。惯性导航定位误差会随着时间不断累积，导致位置和姿态的测量结果偏离实 际位置，因此无法用来做长时间的高精度定位。因此，通常采用惯性导航系统作 为 GNSS 信号丢失时的补偿，以使导航系统功能连续。惯性导航起源于军工领域，因其成本高，长期用于国防和商用航空航天领域，相 关模组器件主要由我国军工企业研发制造，产品以高精度战术级器件为主（包括 激光惯性导航、光纤惯性导航和高精度 MEMS 惯性导航）。但是，战术级惯性导 航模组器件一般价格昂贵，且与民用车辆所需的技术路线不同。MEMS 惯性导航 具有价格低、功耗低、体积小、可靠性高和环境适应能力强等特点，推动了惯性 导航在民用领域的发展。汽车电子电气架构正逐步由分布式 ECU 向域控制器、中央集中架构方向发展。高 精度定位模块在汽车中的搭载方案主要为以下两种：①高精度卫星定位模块挂接 到中央网关。高精度定位模块包括卫星定位信号接入、RTK 信息接入、IMU、融 合定位算法、高精度地图单元等。该方案需要将高精度定位及高精度地图信息通 过车内网络传输到自动驾驶域控制器，加大了时间延迟，降低了高精度定位的精 度。