GPS组合导航技术

第七章 GPS组合导航技术
一、什么是惯性导航系统？惯性导航系统通常有那几部分组成？常用的惯性仪器有哪些？
（Inertial Navigation System，INS）
惯性导航系统（INS，以下简称惯导）是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
惯性导航系统的主要部件，由陀螺（G）、加速度计（A）以及有关的辅助电路构成，称之为惯性测量部件：IMU（inertial measuring unit）
常用仪器：液浮式陀螺仪、动力调协陀螺仪、压电式陀螺仪、微机电式陀螺仪、光纤式陀螺仪、激光式；石英加速度计、液浮摆式加速度计、微机电加速度计、振弦式加速度计、振梁式加速度计。
PS：惯性导航系统属于一种推算导航方式．即从一已知点的位置根据连续测得的运载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。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中并给出航向和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度经过对时间的一次和分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到距离。惯性导航系统有如下主要优点．（1）由于它是不依赖于任何外部信息．也不向外部辐射能量的自主式系统．故隐蔽性好已不受外界电磁干扰的影响；（2）可全天流全球、全时间地工作于空中地球表面乃至水下．（3）能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低．（4）数据更新率高、短期精度和稳定性好．其缺点是．（1）由于导肮伯息经过积分而产生．定位误差随时间而增大．长期精度差；（2）每次使用之前需要较长的初始对准时间；（3）设备的价格较昂贵；（4）不能给出时间信息
但惯导有固定的漂移率，这样会造成物体运动的误差，因此射程远的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。惯导系统目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式。陀螺仪由传统的绕线陀螺发展到静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。激光陀螺测量动态范围宽，线性度好，性能稳定，具有良好的温度稳定性和重复性，在高精度的应用领域中一直占据着主导位置。由于科技进步，成本较低的光纤陀螺（FOG）和微机械陀螺（MEMS）精度越

来越高，是未来陀螺技术发展的方向。
我国的惯导技术近年来已经取得了长足进步，液浮陀螺平台惯性导航系统、动力调谐陀螺四轴平台系统已相继应用于长征系列运载火箭。其他各类小型化捷联惯导、光纤陀螺惯导、激光陀螺惯导以及匹配GPS修正的惯导装置等也已经大量应用于战术制导武器、飞机、舰艇、运载火箭、宇宙飞船等。如漂移率0.01°~0.02°/h 的新型激光陀螺捷联系统在新型战机上试飞，漂移率0.05°/h 以下的光纤陀螺、捷联惯导在舰艇、潜艇上的应用，以及小型化挠性捷联惯导在各类导弹制导武器上的应用，都极大的改善了我军装备的性能。

二、什么是平台式惯导？什么是捷联式惯导？二者各有什么缺点和优点？
平台式惯导：其核心是一个惯性级的陀螺稳定平台，由加速度计、陀螺、力矩器、信号器、坐标分解器、导航计算机、控制台组成。
捷联式惯导：惯性测量元件（陀螺仪和加速度计）直接装在飞行器、舰艇、导弹等需要诸如姿态、速度、航向等导航信息的主体上，用计算机把测量信号变换为导航参数的一种导航技术。现代电子计算机技术的迅速发展为捷联式惯性导航系统创造了条件。自50年代末人们开始研究这种新型导航系统以来，它已成功地用于导引航天器再入大气层的飞行。捷联式惯性导航系统在美国“阿波罗”号飞船上作为备用系统曾发挥了作用。
1、硬件和软件的复杂程度
由于捷联式惯导系统没有平台框架和相连的伺服装置，因而简化了硬件；代价是增加了计算机的负担，需要一个比较复杂的实时程序。
2、可靠性
捷联式惯导系统的可靠性要比平台系统好，其原因是它的机械构件少，加之容易采用多敏感元件配置，实现冗余技术。
3、成本和可维护性
由于平台系统在机械结构上要复杂得多，而对于捷联系统只是算法复杂些，因而从制造成本上看捷联系统要比平台系统低。从市场供应得情况来看，数字计算机的价格一直在上升。此外，捷联系统比平台系统具有较长得平均故障间隔时间，加之模块化设计简化了维修，从而捷联系统得可靠性比平台系统大为提高了。
4、初始对准精度和系统精度
决定系统精度得重要因素之一式惯导系统得初始基准建立得准确性。平台系统得陀螺安装在台体上以后可以相对重力加速度和地球自转轴方向任意定位，还可以根据需要标定惯性器件的误差；而捷联系统的敏感元件在载体上安装以后就不再标定，因此要求捷联敏感元件有较高的参数稳定性。在系统的精度方面，由于捷联系统式靠计算机来实现“平台”作用的，所以其算法误差比平台系统

要大一些。
5、参与系统综合的能力
捷联系统可以提供载体所要求的全部惯性基准信号，特别是可以直接给出载体的角速率，而平台系统则无法直接给出。至于载体的姿态捷联系统可以很高的速率和精度以数字形式提供，而平台系统则是通过框架间安装的同步器获得的，而且还需要把它们分解到机体轴上。这样会带来传递误差。因而，从姿态和加速度信息的精度和完整性上来看，捷联系统要比平台系统优越。捷联系统还可以采用共同的惯性元件来执行多任务，既具有较强的参与系统综合的能力。
综上所速，捷联系统与平台系统相比，就可靠性，体积，重量和成本而言，前者优于后者。就精度而言，后者优于前者。

三、大地测量的任务是什么？传统大地测量的方法有哪些？
任务是：(1)为地形测图和大型工程测量提供基本的平面和高程控制；(2)为空间科学和国防建设提供精确的点位坐标、距离、方位角和地球重力场数值；(3)为研究地球形状大小、地壳运动和地震预报等提供资料。
通过精密角度测量、距离测量、水准测量确定地球及地面的形状与位置；通过重力测量确定地球形状与重力场；最重要的是通过以上结论、地球椭球面计算与投影变换确定地球几何模型。
建立国家平面大地控制网的方法
常规大地测量法：三角测量法、导线测量法、三遍测量及边角同测法。
天文测量法、GPS测量、甚长基线干涉测量系统（VLBI）、惯性测量系统。

四、在大地测量中，什么是惯性测量方法？如何实现？
大地测量定义：确定地面点位、地球形状大小和地球重力场的精密测量。内容包括三角测量、精密导线测量、水准测量、天文测量、卫星大地测量、重力测量和大地测量计算等。

五、为什么会有组合导航技术的提出？解决了什么问题？
将两种或两种以上导航系统以适当方式组合为一种导航系统，以达到提高系统精度和改善系统可靠性等目的，这种系统被称为组合（或综合）导航系统。至于哪些导航系统可相互结合成为组合导航系统，一般是没有什么限制的。但惯性导航系统由于其工作的完全自主性、以及所提供信息的多样性（位置、速度及姿态），已成为当前各种航行体上应用的一种主要导航设备；并且，在现已得到应用的机载组合导航系统中，绝大部分为惯性为基的组合系统，其中惯性与GPS两者组合的导航系统是组合导航技术发展的一个重要方向。
解决了各自导航技术的不足，虽然GNSS是当前最先进的具有全球、全天候、高精度、实时定位等优点的卫星导航定位系统，但是其动态性能和抗干扰能力较差。INS具有自主导

航能力，不需要任何外界电磁信号就可以独立给出载体的姿态、速度和位置信息，抗外界干扰能力强。但是INS定位误差随时间的延续不断增大，即误差积累、漂移大。GNSS/INS组合能够充分发挥各自的优点、克服缺点，实现在高动态和强电子干扰的环境下实时、高精度的导航定位。因此，GNSS/INS组合导航定位系统具有广泛的应用前景，特别是航空、航天导航和武器制导等方面，具有非常重要的作用。组合式导航定位系统通常利用GNSS、DR、INS以及数字地图GIS或者其它技术等相互组合而成。根据目前国际科技发展水平，全球范围内现有的组合导航定位技术主要有:GNSS/INS、GNSS/INS/GIS。

六、GPS与惯性导航组合的方式有哪些？各有什么优缺点？
1、采用卡尔曼滤波器的组合方法
2、采用位置、速度组合的GPS/INS导航系统
3、采用伪距、伪距率组合的GPS/INS导航系统

七、总结GPS组合导航定位的优点。
组合系统的优点可归纳如下：
1、能有效利用各子系统的导航信息，提高组合系统定位精度；
2、允许在子系统工作模式间进行自动转换，从而进一步提高系统工作可靠性；
3、可实现对各子系统及其元件的校准，从而放宽了对子系统技术指标的要求；
4、允许惯导系统进行空中对准和调整，有利于缩短惯导系统的地面对准时间。

八、了解GPS组合导航定位系统的军事应用。
自80年代始，组合导航系统日益扩展其应用，尤其受到航空界的重视。在军用方面，美国和北约国家的军用飞机大量装备的是以惯性为基的组合导航系统，其中GPS与惯性的组合更是占有特殊重要的地位。至2004年，一种称为"嵌入GPS接收机的惯导系统"的装置（即EGI）将完全取代单独的机上GPS接收机，而成为美国和北约军用飞机的主要导航设备。另外，在战术导弹上，这些国家也不允许用GPS作为其唯一制导装置。俄罗斯由于其飞机上的传感器或单项装置普遍来说性能不高，所以特别强调对系统综合能力的研究。通过综合利用现有传感器的信息以构成组合导航系统，这是俄罗斯在现役军用机上广泛采用的一种作法。

组合导航技术
重点领域：航空电子与武器技术
技术方向：导航技术
研究内容：组合导航技术
技术内涵概述：
将两种或两种以上导航系统以适当方式组合为一种导航系统，以达到提高系统精度和改善系统可靠性等目的，这种系统被称为组合(或综合)导航系统。惯性导航系统由于其工作的完全自主性、以及所提供信息的多样性(位置、速度及姿态)，已成为当前各种航行体上应用的一种主要导航设备；并且，在现已得到应用的机载

组合导航系统中，绝大部分为惯性为基的组合系统，其中惯性与GPS两者组合的导航系统是组合导航技术发展的一个重要方向。
组合系统的优点可归纳如下：
1、能有效利用各子系统的导航信息，提高组合系统定位精度；
2、允许在子系统工作模式间进行自动转换，从而进一步提高系统工作可靠性；
3、可实现对各子系统及其元件的校准，从而放宽了对子系统技术指标的要求；
4、允许惯导系统进行空中对准和调整，有利于缩短惯导系统的地面对准时间。
目前技术水平(包括与国内外水平对比)：
惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的，即在载体内部测量载体运动加速度，经积分运算后得到载体的速度和位置等导航信息。惯性导航是一种完全自主的导航方法，其主要缺点是导航定位误差随时间增长，因而难以长时间独立工作。解决这一问题的途径有两个：一是提高惯导系统本身的精度，一是采用组合导航技术。而实践证明，主要通过软件技术来提高导航精度的组合导航，是一种行之有效的方法。目前在飞机上的通常作法是，在一种中等精度惯导仪基础上，通过卡尔曼滤波器结合进一个或多个辅助传感器，这些传感器将为惯导提供有界信息，从而最终构成一种对短期和长期稳定性以及系统精度都是最佳的组合系统。
军民用前景分析：
自80年代始，组合导航系统日益扩展其应用，尤其受到航空界的重视。在军用方面，美国和北约国家的军用飞机大量装备的是以惯性为基的组合导航系统，其中GPS与惯性的组合更是占有特殊重要的地位。至2004年，一种称为“嵌入GPS接收机的惯导系统”的装置(即EGI)将完全取代单独的机上GPS接收机，而成为美国和北约军用飞机的主要导航设备。另外，在战术导弹上，这些国家也不允许用GPS作为其唯一制导装置。俄罗斯由于其飞机上的传感器或单项装置普遍来说性能不高，所以特别强调对系统综合能力的研究。通过综合利用现有传感器的信息以构成组合导航系统，这是俄罗斯在现役军用机上广泛采用的一种作法。

定义与概念：
将两种或两种以上导航系统以适当方式组合为一种导航系统，以达到提高系统精度和改善系统可靠性等目的，这种系统被称为组合（或综合）导航系统。至于哪些导航系统可相互结合成为组合导航系统，一般是没有什么限制的。但惯性导航系统由于其工作的完全自主性、以及所提供信息的多样性（位置、速度及姿态），已成为当前各种航行体上应用的一种主要导航设备；并且，在现已得到应用的机载组合导航系统中，绝大部分为惯性为基的组合系统，其

中惯性与GPS两者组合的导航系统是组合导航技术发展的一个重要方向。

国外概况：
有三个重要前提推动了组合导航的发展：首先，远程/长航时以及武器投放、侦察/反潜以及变轨控制等任务对导航系统提出了更高的要求；第二，现代控制理论的兴起和发展，特别是卡尔曼滤波技术的出现，为组合导航提供了理论基础和数学工具；第三，数字计算机的蓬勃发展为应用卡尔曼滤波方法解决组合导航问题提供了现实可行的条件。

在以惯性为基的机载组合导航系统中，可提供组合的典型传感器有：GPS（或以后的Glonass）、多普勒、罗兰、星体跟踪器、数字地图、雷达高度表、大气数据计算机、合成孔径雷达（SAR）和光电传感器等。

组合系统的优点可归纳如下：
1、能有效利用各子系统的导航信息，提高组合系统定位精度；
2、允许在子系统工作模式间进行自动转换，从而进一步提高系统工作可靠性；
3、可实现对各子系统及其元件的校准，从而放宽了对子系统技术指标的要求；
4、允许惯导系统进行空中对准和调整，有利于缩短惯导系统的地面对准时间。

早期飞机主要靠目视导航。20世纪20年代开始发展仪表导航，30年代出现无线电导航，40年代开始研制超短波的伏尔（VOR）导航系统，50年代惯性导航进入飞机应用，50年代末多普勒导航问世，60年代开始使用远程无线电罗兰C导航系统，60年代中"子午仪"卫星导航正式投入使用，70年代联合战术信息分发系统（JTIDS）得到研制，80年代初出现地形辅助导航，80年代末GPS全球定位系统逐渐进入航空领域。与此同时，从80年代初以来至今，发挥不同导航系统特点的组合导航逐渐得到应用且发展迅速。另外，在30年代无线电导航技术问世之前，天文导航是各种航行体主要（甚至是唯一）的导航手段；但直到今天，无文导航仍在使用，且多以与其它导航相结合的形式出现。

下面简介几种主要导航系统，以及它们与惯性系统组合的情况。

1、VOR/DME 近距无线电导航
VOR和DME是两种近距无线电测量系统。VOR为甚高频全向信标系统，测量飞机磁方位角；DME为测距系统，测量飞机与地面DME台间的斜距。DME作用距离为300～500公里，最远700公里，测距误差为0.1～0.4海里。VOR/DME组成近距无线电导航系统，在其信号覆盖区内还可与惯导组合，以提高飞机区域导航或进场着陆前所需导航信息的精度。

2、多普勒导航
其工作原理是，用多普勒雷达测量航行体相对地球的速度（地速）和偏流角，再从航向系统引入航向信息，然后通过积分运算，最后得到航行体的位置信息。多普勒导航与惯性导航一样，都

是一种航位推算定位系统。而多普勒/惯性是一种速度综合模式，它只能减小位置误差随时间增长的速度值，不能改变位置误差随时间增长的基本特性（如惯性系统），这是速度综合导航系统的主要不足之处。

3、远程无线电导航系统
主要指罗兰－C双曲线无线电导航和奥米伽甚低频远距无线电导航。罗兰－C作用距离为1200海里，定位精度为0.25海里（460米）（2维、均方根）。奥米伽导航靠8个地面台实现全球覆盖，定位精度为1～2海里（1.85～3.7公里）（2维、均方根）。当罗兰工作于测距方式时，罗兰/惯性组合是一种类似于GPS/惯性的伪距综合模式，它可消除惯导位置误差随时间增长的性质，使组合后的位置误差变为有界，因而更适于长时间工作航行体的应用。

4、地形辅助导航（TA）
用无线电高度表和数字地图来辅助惯性导航的技术称为地形辅助惯性导航，简称为地形辅助导航（TAN）或地形基准导航（TRN），通俗称为地形匹配。该技术可用来实现精确导航，精度取决于地图精度和地形变化情况，通常为几十米至100米。但TA基本上是一种低高度系统，在300米以上高度时系统精度降低，800～1500米高度时系统无法使用。另外，TAN/惯性/GPS是现代军用飞机常用的一种组合方案。

5、天文导航
天文导航是一种根据天体的精确坐标位置及其已知运动规律，测量天体相对于航行体参考基准面的高度角，从而计算出航行体位置与航向的导航方法。天文导航是一种古老而又崭新的导航技术，又是一种高精度自主式导航手段。当与惯性系统组合时，它可产生一个极其精确的导航解；而且星体的方位和高度数据还可用来向惯性系统提供调平信息。这种组合系统适合于高空远程飞机和要求具有隐身作战能力的战略轰炸机应用。

6、相对导航
JTIDS是把通信、导航和识别综合在一起的一种三军共用的战术多功能综合电子系统，其用户终端分为三类：I类终端供大型飞机（如预警机）和大型舰艇使用，现已装备部队；II类终端供战斗机和一般舰艇使用，已小批投产；III类终端供陆军小分队使用，尚在研制中。JTIDS有一个高精度的导航功能，被称为相对导航，通过测量信号到达时间来测量伪距，最终向用户提供位置、速度和时间信息。由于该系统具有高精度（20纳秒）统一时序，利用多边测距和卡尔曼滤波技术，可实现高精度、多维导航，精度为几十～100米。但由于其导航算法通常适于低动态用户，对高动态尤其是高机动用户，导航算法会产生较大滞后误差。为克服这一缺点，通常将其与惯导相组合，以便在JTIDS丢失信号或坏的测量几何情况下，依靠惯导

的航位推算来保持导航精度。

7、GPS全球定位系统
GPS是一种以空间为基的卫星导航系统，在引入"伪距"和"伪距率"概念后，用户接收机只要能同时接收来自空中4颗卫星的信号，就能精确解算出自身所处的三维地理坐标。根据美国政策，GPS可提供两种精度等级的服务：采用商业码（C/A码）的定位精度为100米，军用码（P码）的为16米。虽然GPS具有其它导航设备无法比拟的优点（如极精确的三维位置、速度和时间数据，无源、全球、全天候工作等），但其本质是一种无线电导航系统。在未来战场的电子战环境下，干扰信号将严重影响GPS的工作有效性。为此，美国防部于1996年提出了以GPS为核心的"导航战"思想；并明确，GPS与惯性相组合的方案是干扰环境下一项重要的抗干扰战术。

8、惯性导航系统
惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的，即在载体内部测量载体运动加速度，经积分运算后得到载体的速度和位置等导航信息。惯性导航是一种完全自主的导航方法，其主要缺点是导航定位误差随时间增长，因而难以长时间独立工作。解决这一问题的途径有两个：一是提高惯导系统本身的精度，一是采用组合导航技术。而实践证明，主要通过软件技术来提高导航精度的组合导航，是一种行之有效的方法。目前在飞机上的通常作法是，在一种中等精度惯导仪基础上，通过卡尔曼滤波器结合进一个或多个辅助传感器，这些传感器将为惯导提供有界信息，从而最终构成一种对短期和长期稳定性以及系统精度都是最佳的组合系统。

关键技术：
1、将多种系统集成在一起，以构成广义组合能力的数据融合技术；
2、以惯性为基组合导航系统识别欺骗性干扰和抗干扰的技术；
3、将GPS载波相位引入惯性组合系统的技术；
4、利用分散估计理论或联邦滤波器/多模态滤波器进行组合的技术；
5、组合导航系统中惯性系统空中快速对准技术；
6、卡尔曼滤波器的工程化应用，以及有关组合系统可靠性、多维余度、容错能力等的理论与方法的研究。

应用与影响：
自80年代始，组合导航系统日益扩展其应用，尤其受到航空界的重视。在军用方面，美国和北约国家的军用飞机大量装备的是以惯性为基的组合导航系统，其中GPS与惯性的组合更是占有特殊重要的地位。至2004年，一种称为"嵌入GPS接收机的惯导系统"的装置（即EGI）将完全取代单独的机上GPS接收机，而成为美国和北约军用飞机的主要导航设备。另外，在战术导弹上，这些国家也不允许用GPS作为其唯一制导装置。俄罗斯由于其飞机上的传感器或单项装置普遍来说性能不高，所以特

别强调对系统综合能力的研究。通过综合利用现有传感器的信息以构成组合导航系统，这是俄罗斯在现役军用机上广泛采用的一种作法。
小波降噪技术的Loran-C／INS组合导航技术研究
AUV高精度组合导航技术研究
机载组合导航技术研究
技术内涵概述：
将两种或两种以上导航系统以适当方式组合为一种导航系统，以达到提高系统精度和改善系统可靠性等目的，这种系统被称为组合(或综合)导航系统。惯性导航系统由于其工作的完全自主性、以及所提供信息的多样性(位置、速度及姿态)，已成为当前各种航行体上应用的一种主要导航设备；并且，在现已得到应用的机载组合导航系统中，绝大部分为惯性为基的组合系统，其中惯性与GPS两者组合的导航系统是组合导航技术发展的一个重要方向。
组合系统的优点可归纳如下：
1、能有效利用各子系统的导航信息，提高组合系统定位精度；
2、允许在子系统工作模式间进行自动转换，从而进一步提高系统工作可靠性；
3、可实现对各子系统及其元件的校准，从而放宽了对子系统技术指标的要求；
4、允许惯导系统进行空中对准和调整，有利于缩短惯导系统的地面对准时间。
目前技术水平(包括与国内外水平对比)：
惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础的，即在载体内部测量载体运动加速度，经积分运算后得到载体的速度和位置等导航信息。惯性导航是一种完全自主的导航方法，其主要缺点是导航定位误差随时间增长，因而难以长时间独立工作。解决这一问题的途径有两个：一是提高惯导系统本身的精度，一是采用组合导航技术。而实践证明，主要通过软件技术来提高导航精度的组合导航，是一种行之有效的方法。目前在飞机上的通常作法是，在一种中等精度惯导仪基础上，通过卡尔曼滤波器结合进一个或多个辅助传感器，这些传感器将为惯导提供有界信息，从而最终构成一种对短期和长期稳定性以及系统精度都是最佳的组合系统。
军民用前景分析：
自80年代始，组合导航系统日益扩展其应用，尤其受到航空界的重视。在军用方面，美国和北约国家的军用飞机大量装备的是以惯性为基的组合导航系统，其中GPS与惯性的组合更是占有特殊重要的地位。至2004年，一种称为“嵌入GPS接收机的惯导系统”的装置(即EGI)将完全取代单独的机上GPS接收机，而成为美国和北约军用飞机的主要导航设备。另外，在战术导弹上，这些国家也不允许用GPS作为其唯一制导装置。俄罗斯由于其飞机上的传感器或单项装置普遍来说性能不高，所以特别强调对系统综合能力的研究。通过综合

利用现有传感器的信息以构成组合导航系统，这是俄罗斯在现役军用机上广泛采用的一种作法。
针对惯性／地磁组合导航技术的研究工作。根据地磁导航系统中的输入地磁信号精度，针对地磁信号中噪声随机分布的特点，采用小波分析的方法对地磁信号中的随机噪声进行滤波，同时在文中给出了基于小波的消噪的仿真结果。对于图像匹配和地形匹配存在的不足，采用惯性／地磁组合导航的方式来提高导航系统的长期精度。同时对地磁导航系统中的匹配算法进行研究，针对此前地磁导航系统完全采用图匹配方式的精度问题，提出了一种新的图形／解析综合匹配方法，以提高匹配效率。该方法以磁偏角和磁倾角作为匹配参数进行图匹配，获取粗位置信息；以地磁场模型解算地磁场强度的方式来得到精确位置信息，辅以精确计时进而获得速度信息。以地磁导航系统获取的速度、位置信息与惯导系统输出的速度、位置信息的差值，以及磁场计的输出磁场强度在导航坐标系的分量与机载磁场表中记录的即时位置的磁场强度的差值作为量测值，经过卡尔曼滤波，估计导航系统的误差，然后对惯导系统进行校正。在MATLAB环境下的仿真研究证实了该方案可以达到较高精度。在系统的软硬件设计上，软件设计过程中采用CCS软件中将两种或两种以上导航系统以适当方式组合为一种导航系统，以达到提高系统精度和改善系统可靠性等目的，这种系统被称为组合（或综合）导航系统。至于哪些导航系统可相互结合成为组合导航系统，一般是没有什么限制的。但惯性导航系统由于其工作的完全自主性、以及所提供信息的多样性（位置、速度及姿态），已成为当前各种航行体上应用的一种主要导航设备；并且，在现已得到应用的机载组合导航系统中，绝大部分为惯性为基的组合系统，其中惯性与GPS两者组合的导航系统是组合导航技术发展的一个重要方向