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）

行业报告下载 2022年08月24日 08:48 管理员

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。