新京报记者陆云红报道

惯性导航与组合导航，高精度定位技术的关键突破|

在无人驾驶汽车穿越城市街道、潜艇深潜大洋深处、航天器突破大气层的每个关键场景中，一套不依赖外部信号的自主导航系统正在精密运作。作为现代导航技术的双核心，惯性导航与组合导航通过陀螺仪与加速度计的默契配合，与卫星信号的深度融合，正在重新定义定位精度的行业标准。

惯性导航系统的技术内核

惯性导航系统(INS)由三轴陀螺仪和加速度计构成的核心组件，通过测量载体的角速度和线加速度实现自主导航。其工作原理基于牛顿力学定律，通过积分运算连续推算位置、速度和姿态参数。军用级激光陀螺仪的零偏稳定性可达0.001°/h，加速度计测量精度优于50μg，这使得核潜艇能在90天潜航中保持位置误差不超过2海里。但随时间累积的误差漂移仍是技术痛点，纯惯性导航的位置误差每小时可达1.8公里，这催生了组合导航技术的诞生。

多源信息融合的组合导航体系

卫星/惯性深耦合架构

GNSS/INS组合导航系统通过卡尔曼滤波器实现数据融合，将卫星信号的绝对定位与惯性器件的相对运动测量有机结合。深耦合技术将处理层级下移，在跟踪环路层面进行信息交互，使系统在卫星信号中断期间仍能维持厘米级精度。某型组合导航设备在隧道测试中，在GPS信号丢失300秒后，位置误差仅增加2.3米。

多传感器融合演进

新一代组合系统引入视觉里程计、LiDAR点云匹配和地磁特征匹配等多源信息。采用联邦滤波架构，各子系统独立处理数据后通过信息分配算法优化全局解算。某自动驾驶平台在复杂城市环境中，通过融合12路传感器数据，将横向定位误差控制在5cm以内。

尖端应用与性能比较

在火星探测器着陆阶段，组合导航系统需在7分钟内完成10万次导航解算，位置更新频率达200Hz。民航客机采用的IRS/GPS组合系统，在跨洋飞行中可将圆概率误差(CEP)控制在0.2海里。相比纯惯性导航，组合系统将长期定位精度提升2个数量级，但增加了30%的功耗和15%的成本。军工领域仍在特定场景保留纯惯性方案，某战略导弹的末段突防采用纯惯性导航，避免电子信号暴露风险。

从深海探测器到同步轨道卫星，惯性导航与组合导航的技术博弈持续推动着定位精度的边界。随着量子陀螺仪和芯片化原子钟的发展，新一代导航系统正朝着微米级精度、零依赖外部信号的目标演进，这或将引发智能交通、精准农业等领域的又一次技术革命。

常见问题解答

纯惯性导航的主要缺陷是什么？

随时间累积的误差漂移是最大短板，其位置误差每小时增长约1.6-2公里，需要定期校准。

组合导航如何提升可靠性？

通过多源数据互补，在卫星信号遮挡时依靠惯性导航，在信号良好时修正惯性器件误差，形成持续可靠的导航能力。

两类导航技术的典型应用场景？

纯惯性适用于短时高动态场景，如导弹制导；组合导航主要应用于需持续高精度的领域，如自动驾驶和航空导航。

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