組合導航

概念定義

組合導航（integrated navigation）係由監視器同電腦整合多種導航設備而成嘅綜合導航系統。系統通常以慣性導航系統（INS）為核心，利用佢提供嘅全姿態資訊同多種導航參數，再配合GPS、GNSS等子系統，令不同導航方式互相補足。

單獨使用慣性導航時，慣性器件產生嘅誤差會隨運行時間累積。組合導航透過其他導航子系統提供嘅測量結果校準相關誤差，從而抑制誤差持續擴大。當衛星導航訊號中斷或者受到干擾時，慣性導航亦可繼續提供導航資訊，減低單一訊息來源受影響對系統造成嘅衝擊。

組合導航會將各個子系統取得嘅數據送入電腦，由數據融合程序作統一處理。卡爾曼濾波等最優估計方法可用於比較、融合各組測量數據，估計導航狀態同相關誤差，再以校正結果改善系統輸出。多個子系統提供嘅冗餘測量，亦有助系統識別及修正個別導航設備嘅偏差。

部分系統會用回路反饋方法，將融合計算所得嘅修正參數回傳至導航子系統，持續校準慣性器件或者其他設備。組合導航亦可按訊號狀況喺慣性導航同衛星導航之間自動切換，以維持導航資料嘅連續性。

組合導航主要由導航感測及接收設備、監視器、電腦，以及數據融合與誤差校準功能組成。慣性導航系統負責提供姿態同其他導航參數；GPS或GNSS子系統提供另一組定位測量；電腦則負責接收數據、執行濾波估計、產生修正量同輸出綜合導航結果。

常見組合形式包括GPS／INS同GNSS／MIMU。系統亦可採用鬆耦合模式，先由各導航子系統形成自身結果，再進行綜合處理；融合後得到嘅修正參數可以反饋至子系統，作實時校準。具體組合方式會影響數據交換、誤差修正同系統切換嘅運作流程。

組合導航嘅主要作用係利用不同導航設備嘅特性互補。衛星導航測量可協助補償慣性導航隨時間累積嘅誤差；慣性導航則可減輕衛星訊號短暫中斷對導航輸出嘅影響。GPS／INS組合亦可改善抗干擾能力，並處理動態採樣頻率限制所帶來嘅問題。透過冗餘測量、濾波估計同持續校準，系統可提升定位精度及導航可靠性。

組合導航可應用於航天器、無人機、智能汽車同船舶等需要持續獲取導航資訊嘅平台。喺智能汽車應用入面，多種導航數據可由車載電腦統一融合；喺航天器、無人機及船舶應用入面，系統則可利用慣性導航與衛星導航之間嘅互補關係，降低單一導航來源誤差累積或訊號中斷造成嘅影響。