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慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
 
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS，Inertial Navigation System）也稱作慣性參考系統(tǒng)，是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量（如無線電導(dǎo)航那樣）的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。其工作環(huán)境不僅包括空中、地面，還可以在水下。慣性導(dǎo)航的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過測量載體在慣性參考系的加速度，將它對時間進行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于推算導(dǎo)航方式，即從一已知點的位置根據(jù)連續(xù)測得的運動體航向角和速度推算出其下一點的位置，因而可連續(xù)測出運動體的當(dāng)前位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的陀螺儀用來形成一個導(dǎo)航坐標(biāo)系，使加速度計的測量軸穩(wěn)定在該坐標(biāo)系中，并給出航向和姿態(tài)角；加速度計用來測量運動體的加速度，經(jīng)過對時間的一次積分得到速度，速度再經(jīng)過對時間的一次積分即可得到距離。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有如下優(yōu)點：1、由于它是不依賴于任何外部信息，也不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng)，故隱蔽性好，也不受外界電磁干擾的影響；2、可全天候、全時間地工作于空中、地球表面乃至水下；3、能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲低；4、數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。
其缺點是：1、由于導(dǎo)航信息經(jīng)過積分而產(chǎn)生，定位誤差隨時間而增大，長期精度差；2、每次使用之前需要較長的初始對準(zhǔn)時間；3、設(shè)備的價格較昂貴；4、不能給出時間信息。
通過測量運動載體的加速度（慣性），并自動進行積分運算，獲得其瞬時速度和瞬時位置數(shù)據(jù)的技術(shù)，稱作慣性導(dǎo)航，簡稱慣導(dǎo)。由于組成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)備都安裝在運動載體之內(nèi)，工作時不依賴外界信息，也不向外界輻射能量，不易受到外部環(huán)境的干擾，所以它是一種自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具有全天候、全時空的工作能力，短期導(dǎo)航參數(shù)精度高，適合于海、陸、空、水下、航天等多種環(huán)境下的運動載體的精密導(dǎo)航和控制，在軍事上具有重要意義。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常由慣性測量裝置、計算機、控制顯示器等組成。慣性測量裝置包括加速度計和陀螺儀（又稱為慣導(dǎo)組合）：陀螺儀的漂移將使測角誤差隨時間成正比地增大；加速度計的常值誤差又將引起與時間平方成正比的位置誤差。這些誤差不加阻尼和修正，會嚴(yán)重影響實際使用，而單純采用提高儀表制造精度的方法既不能消除根本原因，又會導(dǎo)致成本劇增。當(dāng)今采用的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常與無線電、多普勒和天文等導(dǎo)航系統(tǒng)組合，既能達(dá)到有效的阻尼、又能修正誤差，構(gòu)成一種高精度的組合導(dǎo)航系統(tǒng)。
 
 
無線電導(dǎo)航
 
無線電導(dǎo)航系統(tǒng)是利用了無線電波傳播的基本原理：無線電信號在自由空間中用直線方式以光速傳播，只要確定了無線電波從發(fā)射機到接收機之間的傳播時間，便可以確定收發(fā)機間的距離為光速與傳播時間之積。通常，導(dǎo)航應(yīng)由導(dǎo)航系統(tǒng)完成，包括裝在運載體上的導(dǎo)航設(shè)備以及裝在其他地方與導(dǎo)航設(shè)備配合使用的導(dǎo)航臺。凡導(dǎo)航臺與移動載體間用無線電方式為媒介來實現(xiàn)導(dǎo)航的，稱為無線電導(dǎo)航。
從導(dǎo)航臺的所在位置來判定導(dǎo)航的性質(zhì)，主要有陸基導(dǎo)航系統(tǒng)和星基導(dǎo)航系統(tǒng)。
陸基導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航臺位于陸地上，導(dǎo)航臺與導(dǎo)航設(shè)備之間用無線電波聯(lián)系，如甚高頻全向信標(biāo)（VOR）、微波著陸系統(tǒng)、羅蘭、歐米伽導(dǎo)航系統(tǒng)。
星基導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航臺設(shè)在人造衛(wèi)星上，覆蓋范圍大大擴大，如美國的GPS（全球定位系統(tǒng)）和俄羅斯的GLONASS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
 
 
組合導(dǎo)航系統(tǒng)
將飛機和艦船等運載體上的兩種或兩種以上的導(dǎo)航設(shè)備組合在一起的導(dǎo)航系統(tǒng)。組合導(dǎo)航是近代導(dǎo)航理論和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。每種單一導(dǎo)航系統(tǒng)都有各自的獨特性能和局限性。把幾種不同的單一系統(tǒng)組合在一起，就能利用多種信息源，互相補充，構(gòu)成一種有多余度和導(dǎo)航準(zhǔn)確度更高的多功能系統(tǒng)。
新數(shù)據(jù)處理方法
新的數(shù)據(jù)處理方法，特別是卡爾曼濾波（見波形估計）方法的應(yīng)用是產(chǎn)生組合導(dǎo)航的關(guān)鍵。卡爾曼濾波通過運動方程和測量方程，不僅考慮當(dāng)前所測得的參量值，而且還充分利用過去測得的參量值，以后者為基礎(chǔ)推測當(dāng)前應(yīng)有的參量值，而以前者為校正量進行修正，從而獲得當(dāng)前參量值的最佳估算。當(dāng)有多種分系統(tǒng)參與組合時，就可利用狀態(tài)矢量概念。通常，取誤差本身作為狀態(tài)矢量，不是對速度、方位本身等作出最佳估計，而是對速度誤差、方位誤差等作出最佳估計。把這一估算從實際測得的速度、方位中減去，就得到此時此刻的速度、方位等參量。組合導(dǎo)航實際上是以計算機為中心，將各個導(dǎo)航傳感器送來的信息加以綜合和最優(yōu)化數(shù)學(xué)處理，然后進行綜合顯示。導(dǎo)航傳感器包括各種導(dǎo)航設(shè)備和計算機外部設(shè)備等，而顯示設(shè)備等都是輸出設(shè)備。
　　最基本的組合方法是以推測定位為主，定期用更高準(zhǔn)確度的設(shè)備進行校正。
海上組合導(dǎo)航
 
　　海上組合導(dǎo)航系統(tǒng)大致可分為簡易型和大型兩類。簡易型組合導(dǎo)航系統(tǒng)采用大規(guī)模集成電路、模塊結(jié)構(gòu)和微型計算機控制，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、可靠、輕便、價廉。大型組合導(dǎo)航系統(tǒng)常以慣性導(dǎo)航為主，再由衛(wèi)星導(dǎo)航、天文導(dǎo)航和各種無線電導(dǎo)航設(shè)備作為校準(zhǔn)手段，也有以衛(wèi)星導(dǎo)航為主，與奧米加、羅蘭和其他高準(zhǔn)確度近程定位系統(tǒng)組合的系統(tǒng)。大型組合導(dǎo)航系統(tǒng)常與自動舵和防撞設(shè)備結(jié)合而成自動航行系統(tǒng)。大型組合導(dǎo)航系統(tǒng)大量使用微型計算機，實行多機并行工作；采用模塊結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)接口，可以任意組合和擴展；采用最小二乘法或卡爾曼濾波技術(shù)提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。
航空組合導(dǎo)航
航空使用的組合導(dǎo)航系統(tǒng)種類很多。軍用組合導(dǎo)航系統(tǒng)常以慣性導(dǎo)航為主，再與其他導(dǎo)航設(shè)備組合。民用組合導(dǎo)航系統(tǒng)常見的有伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)、地美依導(dǎo)航系統(tǒng)、羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)、伏爾塔克導(dǎo)航系統(tǒng)、奧米加導(dǎo)航系統(tǒng)的組合。越洋飛行也用慣性導(dǎo)航與奧米加導(dǎo)航系統(tǒng)組合。
　　民航使用的新一代組合導(dǎo)航系統(tǒng)是飛行管理系統(tǒng)，把飛行姿態(tài)控制、飛行性能管理、導(dǎo)航、氣象信息，數(shù)字儀表飛行和彩色屏幕顯示等組合在一起，進行綜合處理。