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┃ 单独的GPS卫星具有较低的完好性 ┃ 单独的惯性传感器具有很高的完好性 ┃
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11.2.3.2 GPS/INS酌组合方式
INS和GPS接收机间有三种的组合方式，松散组合、紧密组合和深度组合。
1)松散组合
松散组合的GPS/INS中，GPS接收机基本上作为一个自主导航仪，它可通过自动或手动
方式为INS提供周期性的位置或（和）速度修正。是一种典型的各自独立的组合等级，其最
终输出性能将比单独装置中的任意一个都要好，但它只能在低的载体动力学和干扰小的条件
下使用。
2)紧密组合
紧密组合的GPS/INS中，GPS接收机和惯导装置各自包含一个卡尔曼滤波器，他们产生
位置和速度导航数据，通过数据总线传输到中央任务计算机，然后在那里同一个进一步的滤
波器非常仔细的时间同步数据处理。
3)深度组合
深度组合又叫做嵌入式组合，在这种组合的GPS/INS中，GPS接收机作为一块线路板嵌
入到INS的单元内，构成嵌入式系统。单独的卡尔曼滤波器用来将原始的惯性测量数据与卫
星测量数据进行深度组合。由于被组合的是测量数据而不是导航数据，它允许卡尔曼滤波器
比较准确地建立起误差模型，从而提供一个连续而准确的导航解。
目前广泛使用的捷联式惯性基准系统与GPS组合，如图11.16所示。捷联式惯性基准系
统接受GPS系统提供的误差有界的速度信息作速度阻尼动态调平，GPS和IRS都有各自的数
字处理机，程序和数据存储模块以及自己的输入／输出装置，两台机器通过分时数据存储程序
模块进行联系，并用一个共同的时间同步系统。这种系统没有自己的控制显示装置，飞行管
理计算机为该组合系统输入起始数据和飞行制导。
天线
捷联武
惯性基
准系统
高度
图11.16 GPS与IRS的组合
飞机
飞行管理
飞行控制
飞行仪表
大气数据
11.2.3.3 GPS和INS组合导航的优点
将GPS的位置数据用作对惯导系统导航解的连续或有选择性的修正，则可大大提高惯导
系统的精度。将GPS信息与来自惯性导航的信息进行比较，然后利用差值作为标定惯性元件
的一种手段．它能被用作惯性系统的空中对准。
组合系统可以充分利用GPS和INS互补特点，组合后无论是在精度、性能、可靠性等方
面，都低于单独的系统。实施GPS/INS组合导航具下面优点。
①GPS/INS组合对改善系统精度有利。GPS提供位置与速度信息，有利于提高INS的
精度，反过来，在卫星覆盖不好的时段内，INS帮助GPS提高精度。
②GPS/INS组合系统加强了抗干扰能力。当GPS信号条件显著改善到允许跟踪时，INS
向GPS接收机提供有关的初始位置、速度等信息，以供在迅速地获取GPS码和载波时使用；
INS信号也可被用来辅助GPS接收机天线的方向瞄准卫星，从而减小了干扰对系统工作的影
响，同时由于INS知道位置，故接收机搜索GPS的工作量减小；INS还能提供数据以供修改
跟踪回路参数之用，通过改变信号动态特性和信噪比，从而改进跟踪回路的能力，保证捕获
并锁定GPS卫星信号。
③解决了GPS动态应用采样频率低的问题。
④GPS/INS组合降低了对INS的要求。这是因为组合系统中主要利用INS的速度信号
解决动态跟踪问题，而高精度定位则由GPS来实现，同时，高精度GPS信号可以显著提高
组合系统的性能。
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⑤GPS/INS组合系统用途更广。
11.2.3.4全球定位惯性基准系统(GPIRS)
全球定位惯性基准系统，将GPS与经常连续可用的惯性基准系统结合起来，克服了GPS
的缺点并减轻了飞行员的工作负担。这种组合在i庞音飞机上已得到了应用。
1)GPIRS的组成
GPIRS包括三个全球定位惯性基准单元(GPIRU)、两个带微片天线的GPS传感器
( GPSSU)。GPSSU跟踪GPS卫星发射的C/A码信号，计算伪距，然后计算伪距变化率，计
算出飞机位置；GPIRU进行数据处理，并输入相关的数据。
2) GPIRS的组合导航计算
GPSSU为组合导航处理机提供伪距和伪距变化量及卫星位置，这些数据与以前滤波器计
算得到的伪距和伪距变化率的估计值比较，它们间的差值作为卡尔曼滤波器的输入。处理机
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空中领航学 下册(102)
