慣性導航系統(tǒng) (INS) 是一種依靠陀螺儀和加速度計來計算 6 自由度導航輸出（方向、速度和位置）的設備。
INS 對于短期導航非常高效。傳感器隨著時間的推移而集成，殘余誤差往往會增加。因此，必須定期對 INS 輸出進行修正，以保持合理的誤差。
為了實現(xiàn)這些定期校正，將 GNSS 接收器與慣性傳感器數(shù)據(jù)融合起來非常方便：在這種情況下，GNSS 短期誤差由慣性傳感器有效校正，慣性漂移由 GNSS 校正。進行這種傳感器融合的常見方法是使用擴展卡爾曼濾波器 (EKF)。 EKF 的主要優(yōu)點是它跟蹤導航狀態(tài)，但也考慮傳感器偏差，并計算不確定性的估計，為用戶提供有關系統(tǒng)性能的關鍵信息。
其他外部輔助傳感器（例如磁力計、里程計或雙天線 GNSS 航向傳感器）也可以補充系統(tǒng)，以進一步提高性能。
與獨立 GNSS 或 AHRS 系統(tǒng)相比，INS 的主要優(yōu)點是提供高速定向和導航輸出，以及在所有動態(tài)條件下提供高精度解決方案。 INS 還能夠在不依賴磁場的情況下估計準確的航向。
另一方面，INS 的設置有點復雜，因為需要了解機械安裝（GNSS 天線杠桿臂等），盡管可以通過自動校準程序來減輕這種復雜性。
當慣性傳感器和 GNSS 技術(shù)耦合時，存在多種集成方案。最常用的是松耦合和緊耦合集成。我們將在這里描述它們的工作原理并了解每個方案的優(yōu)缺點。
在這兩種情況下，我們都使用 INS 來計算短期導航方程并提供準確的導航輸出。
在松耦合方案中，INS 直接與 GNSS 導航輸出（位置、速度）融合，通常使用擴展卡爾曼擬合器。INS 積分誤差通過 GNSS 位置輸入進行糾正。然后 EKF 提供準確且穩(wěn)定的導航輸出。
該方案的主要優(yōu)點是簡單，并且可以在計算能力有限的微型設備上運行。它也是與 SAASM（軍用）或使用標準 NMEA 協(xié)議的第三方設備等外部接收器集成的最佳解決方案。
然而，重要的是要了解 GNSS 接收器還需要運行一些內(nèi)部濾波算法（通常是卡爾曼濾波器）來計算其導航解決方案。當僅使用接收器的位置輸入時，我們將丟失有關視野中實際 GNSS 衛(wèi)星的一些信息。這就是為什么該解決方案更依賴于良好的 GNSS 信號處理。
緊密耦合的 INS/GNSS 是一種更先進的設備。在此方案中，GNSS 接收器僅計算“原始測量值”，給出相對于視野中的每顆衛(wèi)星的各種位置測量值。 GNSS 接收器不運行任何導航過濾器。所有 GNSS 方程都直接集成到 INS/GNSS 擴展卡爾曼濾波器中。
這種類型的集成具有很大的優(yōu)勢，可以提供更廣泛的能力來識別單個衛(wèi)星的錯誤測量，或者可以暫時在視野中有限數(shù)量的衛(wèi)星（<4）下運行。與松散耦合的集成相比，這為緊密耦合的解決方案提供了出色的魯棒性。
在高精度應用 (RTK) 中，緊密耦合還可以提高厘米級精度的可用性，并在中斷后實現(xiàn)更快的 RTK 修復恢復。
緊耦合的主要限制是它不容易與通常不提供原始測量的外部 GNSS 接收器兼容。
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