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GPS 受 阻 环 境 下 的 精 确 定 位 、 导 航 和 定 时
GPS。 通 过 研 究 开 发 使 用 非 GPS 信 号 的 导 航
能 力 有 其 必 要 性 , 应 该 继 续 下 去 。 但 是 , 仅
仅 获 得 更 多 替 代 技 术 选 择 并 不 能 形 成 全 面 的
解 决 方 案 。
未 来 方 向 : 全 源 导 航
美 国 空 军 必 须 采 纳 全 源 导 航 方 式 , 来 解
决 GPS 受 阻 环 境 下 的 精 确 导 航 需 要 。 23 全 源
导 航 算 法 运 用 所 有 可 用 信 息 , 能 根 据 承 载 平
台 的 动 态 变 化 而 计 算 出 精 确 的 结 果 。 图 2 表
现 一 个 依 赖 惯 性 导 航 系 统 的 概 念 , 此 系 统 使
用 以 下 多 种 传 感 器 信 息 :GPS、SoOP、 影 像 、
光 线 测 定 和 测 距 、 磁 场 、 重 力 、 以 及 雷 达 。
请 注 意 , 此 处 我 们 有 意 把 GPS 包 括 在 内 ( 因
为 既 然 是 全 源 导 航 , 只 要 GPS 信 号 可 用 , 就
应 以 GPS 为 主 )。 这 样 , 这 个 完 整 系 统 结 合
所 有 可 用 信 息 , 当 某 些 传 感 器 不 可 用 时 , 仍
可 使 用 其 他 信 号 源 。
美 国 空 军 理 工 学 院 先 进 导 航 技 术 中 心 正
在 开 发 相 关 系 统 , 做 到 能 通 过 最 合 适 的 传 感
器 方 便 地 按 局 部 环 境 条 件 提 供 导 航 。 例 如 ,
基 于 图 像 的 导 航 可 能 在 都 市 环 境 白 昼 条 件 下
发 挥 良 好 效 果 ; 基 于 重 力 场 的 导 航 虽 然 精 度
稍 差 , 但 在 大 洋 中 可 能 最 有 效 。 显 然 , 对 不
同 的 环 境 需 要 配 置 不 同 的 传 感 器 。 目 前 面 临
的 问 题 是 , 当 前 的 组 合 结 构 无 法 做 到 自 由 切
换 或 调 换 导 航 传 感 器 。 大 多 数 组 合 性 导 航 系
统 都 是 按 照 具 体 客 户 的 具 体 要 求 设 计 的 , 这
些 系 统 由 规 定 的 传 感 器 组 成 , 若 增 加 传 感 器 ,
需 要 做 大 量 的 调 整 。 把 各 种 GPS 和 非 GPS
传 感 器 组 合 到 同 一 个 系 统 中 并 非 不 可 能 , 只
是 这 样 的 系 统 在 体 积 、 重 量 、 功 率 等 方 面 将
极 为 庞 大 , 算 法 将 极 为 复 杂 。 从 现 实 角 度 考 虑 ,
不 同 的 任 务 需 要 不 同 的 传 感 器 组 合 , 如 果 任
务 发 生 变 化 , 则 传 感 器 组 合 也 应 相 应 变 化 。
理 想 的 设 计 是 , 首 先 有 一 个 核 心 整 合 处 理 器 ,
然 后 按 照 具 体 的 任 务 需 要 搭 配 合 适 的 导 航 传
感 器 , 来 满 足 这 项 任 务 的 能 力 需 求 。
要 制 造 出 这 样 的 “ 即 插 即 用 ” 式 导 航 系 统 ,
需 要 我 们 开 展 大 量 的 科 研 工 作 , 研 究 出 一 套
基 本 整 合 算 法 和 整 合 搭 配 结 构 ( 包 括 所 有 硬
软 件 ), 以 能 连 接 并 结 合 来 自 多 个 物 理 传 感 器
的 输 入 数 据 。 导 航 研 究 界 对 此 课 题 兴 趣 越 来
越 浓 。 例 如 : 国 防 先 研 局 最 近 发 布 一 个 广 域
研 究 项 目 通 告 , 项 目 要 求 达 到 的 目 的 是 “ 开
发 出 能 够 快 速 整 合 和 重 新 搭 配 任 何 传 感 器 组
合 所 需 的 结 构 、 抽 象 法 , 以 及 导 航 过 滤 算 法
语 言 。” 24 自 不 必 说 , 研 制 灵 活 系 统 整 合 是 一
项 艰 巨 的 挑 战 , 但 意 义 重 大 , 如 果 这 种 系 统
GPS
SoOPs
图 2 : 全 源 导 航 算 法 示 意 图
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