目录
- 一、为什么要组合导航
- 二、INS 惯导原理
- 三、机械编排
- 四、松耦合/紧耦合/深耦合
- 五、组合导航中的 EKF
- 六、编队场景的组合导航
- 七、常见问题与排障
本文面向无人机编队开发者，系统梳理组合导航的核心原理与工程要点。编队飞行对位置精度、更新频率和一致性要求极高，单靠 GNSS 或 INS 都无法满足，组合导航正是解决这一问题的关键。全文从 INS 惯导原理、机械编排讲起，对比松/紧/深三种耦合架构，再深入 EKF 融合机制，最后落到编队场景的实战应用与常见排障。
TL;DR
- 组合导航 = GNSS 长期稳定 + INS 高频平滑，两者互补。
- 机械编排是 INS 把原始测量转成位置/速度/姿态的标准流程。
- 松耦合最简单，紧耦合抗干扰更强，深耦合最强但实现复杂。
- EKF 用 INS 做预测、GNSS 做更新，是组合导航的主流融合框架。
- 编队场景需统一基准与参数，RTK 降级时靠 INS 维持平滑。
一、为什么要组合导航
GNSS（卫星）与 INS（惯导）单独使用都有明显短板，组合导航将两者的优势互补，是无人机导航的标配方案。
| 导航源 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| GNSS | 长期稳定、绝对位置 | 更新慢、易被遮挡/干扰/欺骗 |
| INS | 高频、平滑、不依赖外部 | 误差随时间漂移 |
一句话理解：「GNSS 是"慢但准的坐标"，INS 是"快但会漂的推测"，组合导航让慢的校准快的、快的填补慢的间隙」。
二、INS 惯导原理
INS 组成
- 加速度计：测量比力（加速度+重力）。
- 陀螺仪：测量角速度，用于姿态更新。
- 积分器：对加速度两次积分得到速度与位置。#### 基本推算
姿态 → 用陀螺积分更新 速度 → 加速度转到导航系，减去重力，积分 位置 → 速度积分误差随时间的增长
- 陀螺零偏 → 姿态误差 → 加速度分解错误 → 位置误差二次方增长。
- 这就是"纯惯导越飞越偏"的原因（见 IMU 标定文档）。—
三、机械编排
什么是机械编排（Mechanization）
- INS 把原始测量转换为位置/速度/姿态的标准计算流程。
