组合导航系统中GNSS与INS的主次关系,本质由INS精度决定。INS精度直接影响误差控制策略、数据融合逻辑与场景适配方向。当INS精度高时,形成“INS主导、GNSS辅助”模式;当INS精度低时,则为“GNSS主导、INS短时补盲”模式。
高精度INS主导的协同逻辑
高精度INS的核心优势是误差累积缓慢,能自主维持高精度导航,因此成为导航数据主输出源,GNSS仅作定期校准基准。
以ER-GNSS/MINS-01为例,其MEMS陀螺仪零偏不稳定性<0.02°/h、加速度计零偏不稳定性<2μg,卫星失锁60秒内仍能维持0.01°姿态与航向精度,X/Y方向位置误差<0.5米。这类INS器件固有误差极小(角随机游走<0.005°/√h),无需GNSS高频校准即可稳定工作。
此模式下,GNSS仅需定期接入,通过RTK厘米级定位精度修正INS长期漂移,聚焦修正陀螺仪零偏温漂等系统性误差;高动态场景中GNSS 0.03m/s的测速精度辅助修正瞬时误差,但核心数据仍由INS主导输出。
适配场景多为“精度极端且GNSS信号不稳定”领域:如城市测绘、大型无人机编队等。
低精度INS辅助的协同逻辑
低精度INS(陀螺仪零偏不稳定性>1°/h)误差累积快,纯惯导状态下精度迅速失效,因此需以GNSS为核心基准,INS仅作短时补盲。
以ER-GNSS/MINS-05为例,其陀螺仪零偏不稳定性<2°/h,GNSS失锁60秒后姿态精度降至0.1°,X/Y方向位置误差达15米,误差增长速度远远高于高精度INS。这类INS器件固有误差大(角随机游走≤0.15°/√h),必须依赖GNSS实时校准。
此模式下,GNSS需持续输出数据,通过高频校准抑制INS误差;同时依托多星座兼容能力提升信号稳定性。INS则在GNSS短时中断时补盲,维持姿态精度0.03°、位置误差<1米,还可辅助检测GNSS信号异常。
适配场景为“GNSS信号基本可用且成本有限”领域:如民用植保无人机、智能农机等。
高精度INS模式以高器件成本换自主高精度,适配GNSS信号不稳定的高端场景;低精度INS模式以精度平衡换低成本,覆盖大众化需求。从误差控制看,前者聚焦抑制INS长期慢漂移,GNSS间歇性接入;后者需修正INS短期快累积,GNSS持续工作。这种动态调整逻辑,正是组合导航适配多元场景的核心竞争力。
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