惯性导航系统 (INS) 是一种依靠陀螺仪和加速度计来计算 6 自由度导航输出（方向、速度和位置）的设备。
INS 对于短期导航非常高效。传感器随着时间的推移而集成，残余误差往往会增加。因此，必须定期对 INS 输出进行修正，以保持合理的误差。
为了实现这些定期校正，将 GNSS 接收器与惯性传感器数据融合起来非常方便：在这种情况下，GNSS 短期误差由惯性传感器有效校正，惯性漂移由 GNSS 校正。进行这种传感器融合的常见方法是使用扩展卡尔曼滤波器 (EKF)。 EKF 的主要优点是它跟踪导航状态，但也考虑传感器偏差，并计算不确定性的估计，为用户提供有关系统性能的关键信息。
其他外部辅助传感器（例如磁力计、里程计或双天线 GNSS 航向传感器）也可以补充系统，以进一步提高性能。
与独立 GNSS 或 AHRS 系统相比，INS 的主要优点是提供高速定向和导航输出，以及在所有动态条件下提供高精度解决方案。 INS 还能够在不依赖磁场的情况下估计准确的航向。
另一方面，INS 的设置有点复杂，因为需要了解机械安装（GNSS 天线杠杆臂等），尽管可以通过自动校准程序来减轻这种复杂性。
当惯性传感器和 GNSS 技术耦合时，存在多种集成方案。最常用的是松耦合和紧耦合集成。我们将在这里描述它们的工作原理并了解每个方案的优缺点。
在这两种情况下，我们都使用 INS 来计算短期导航方程并提供准确的导航输出。
在松耦合方案中，INS 直接与 GNSS 导航输出（位置、速度）融合，通常使用扩展卡尔曼拟合器。INS 积分误差通过 GNSS 位置输入进行纠正。然后 EKF 提供准确且稳定的导航输出。
该方案的主要优点是简单，并且可以在计算能力有限的微型设备上运行。它也是与 SAASM（军用）或使用标准 NMEA 协议的第三方设备等外部接收器集成的最佳解决方案。
然而，重要的是要了解 GNSS 接收器还需要运行一些内部滤波算法（通常是卡尔曼滤波器）来计算其导航解决方案。当仅使用接收器的位置输入时，我们将丢失有关视野中实际 GNSS 卫星的一些信息。这就是为什么该解决方案更依赖于良好的 GNSS 信号处理。
紧密耦合的 INS/GNSS 是一种更先进的设备。在此方案中，GNSS 接收器仅计算“原始测量值”，给出相对于视野中的每颗卫星的各种位置测量值。 GNSS 接收器不运行任何导航过滤器。所有 GNSS 方程都直接集成到 INS/GNSS 扩展卡尔曼滤波器中。
这种类型的集成具有很大的优势，可以提供更广泛的能力来识别单个卫星的错误测量，或者可以暂时在视野中有限数量的卫星（<4）下运行。与松散耦合的集成相比，这为紧密耦合的解决方案提供了出色的鲁棒性。
在高精度应用 (RTK) 中，紧密耦合还可以提高厘米级精度的可用性，并在中断后实现更快的 RTK 修复恢复。
紧耦合的主要限制是它不容易与通常不提供原始测量的外部 GNSS 接收器兼容。
• 3DM-GV7-INS 战术级加固惯性导航系统
• 3DM-CV7-INS 战术级嵌入式惯性导航系统
• 3DM-GX5-GNSS/INS 高性能 GNSS 导航传感器
• 3DM-CX5-GNSS/INS 高性能 GNSS 导航传感器
