精准的定位与定向是载体运动安全保障的重要前提。长期以来，在空间、水下、地下、城市交通道路等范围内实现精准定位和导航依靠卫星导航系统、惯性导航系统中的一种或数种技术组合。如今，在微磁基础传感器研发成功之后，基于微磁基础传感器核心技术的定位导航技术设备与卫星导航系统、惯性导航系统组合应用的定位导航新方案已取得重大进展。

传统定位导航技术设备不适用或者技术设备单一化以致可靠性不高，关键时刻难以防范空难事故、海难事故、矿难事故、城市无人驾驶车辆事故的发生。因此，基于微磁基础传感器核心技术的定位导航技术设备与卫星导航系统、惯性导航系统组合应用的定位导航新方案，对于提高定位导航精度和可靠性，提升安全保障能力具有重大意义。

卫星导航的原理、优势与不足

1958年人们发现多普勒效应，即人造地球卫星飞近地面接收机时，收到的无线电信号频率逐渐升高；卫星远离后，频率就变低。自此人类开始利用人造地球卫星进行定位导航。卫星定位导航，是由地面物体通过无线电信号判断出自身与卫星之间的距离，再用距离变化率计算出自身在地球或空间的位置，进而确定自己的航向。

随着GPS、北斗等卫星导航系统的完善和普及，定位精度服务已经基本满足人们的日常需求。卫星导航接收终端能全天候、实时、连续地提供高精度三维位置、速度及时间信息，并且无累积误差，适用于静态、低动态和高动态载体导航。

但是卫星导航系统易受地形环境遮挡限制，容易被其他无线电信号干扰。在一些严苛环境下如存在密集障碍以及遮挡的条件下，卫星导航信号可能无法保证定位精度。GPS和GLONASS、Galileo、北斗，都需要依赖卫星定位与导航，有时在偏远地区或海洋深处的卫星信号很弱甚至是盲区。而且，卫星定位导航自身也存在误差，包括卫星星历误差、电离折射层误差、对流层误差、时钟差。2019年7月，欧洲的Galileo全球卫星导航系统就发生了卫星星历误差，产生大面积信号异常状况，服务中断达117小时。

惯性导航的原理、优势与不足

惯性导航是利用惯性元件测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。其原理是通过测量飞行器的加速度，并自动进行积分运算，获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。

惯性导航定位技术是一种完全自主式的导航技术，它不依赖于导航卫星、无线基站、电子标签等任何辅助设备和先验数据库，不易受到外界干扰，并且成本低，功耗低，体积小，重量轻，应用场景广泛。惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)是一种利用安装在运载体上的陀螺仪和加速度计来测定运载体位置的一个系统。通过陀螺仪和加速度计的测量数据，可以确定运载体在惯性参考坐标系中的运动，同时也能够计算出运载体在惯性参考坐标系中的位置。但是，导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差，需要一些方法来抑制由于传感器测量带来的位置和航向的误差。

卫星/惯性组合系统的优势与不足

卫星/惯性组合系统(GNSS/INS)是组合卫星、惯性两种定位导航子系统提高定位导航精度和可靠性的有效手段，其能够提供位置、速度、姿态信息，被广泛应用于实时导航、移动测量、精确制导等领域。

为获得厘米级的定位精度和高精度的测速、测姿精度，需要计算卫星观测量中的载波相位整周模糊度参数。在卫星/惯性组合系统中一般使用扩展Kalman(卡尔曼)滤波算法进行系统融合解算，并估计卫星导航系统和惯性导航系统的相关参数。因为需要估计整周模糊度参数，使得Kalman滤波时的相关矩阵阶数上升，上升为卫星数量的三次方，增加了模型的复杂度，且降低了数据处理效率，既不利于实时解算，也不方便事后处理软件进行数据解算。

地磁定位导航的原理与价值

地磁场是地球系统的基本物理场，可以作为导航的基准。地磁场包含磁偏角、磁倾角、总磁场强度及其各个分量，统称为地磁要素，地磁要素随时间而不断发生变化。在直角坐标系下，地磁要素有 (7个)：磁偏角D、磁倾角I 、总磁场强度T 、垂直磁场强度Z、水平磁场强度H（包含水平X分量(北向)、水平Y分量 (东向)）。地磁要素互换关系如下：

从理论层面看，地球表面任何一点的地磁矢量都和其他的点不同，其强度和方向都与该点的经、纬度和高度一一对应。地磁场提供了丰富的参数信息，如地磁总场、地磁三分量、磁倾角、磁偏角和磁场梯度等，为地磁导航提供了充足的信息。地磁定位导航系统是利用地球基本磁场的地磁矢量场唯一性、磁场序列唯一性及地磁场不易被干扰且长期稳定这些特性为基础，研发出的一套无源、无辐射、全天时、全气候、全地域、小体积、低能耗、高精度导航系统。

地磁定位导航系统由地磁数据库与地磁定位导航终端组成。地磁定位导航终端通过载体（飞行器、航行器、潜航器、车辆、测量站等）探测和计算出地球上每点的三维磁矢量、梯度差异以及磁通量等多种地磁信息；将测量好的地磁信息存储在匹配模块的存储单元上，构成数字地磁基准图。实时导航过程中，载体上安装地磁定位导航终端，由地磁定位导航终端测量所处位置的磁场特征，以惯性导航系统输出位置信息为基准，经载体运动一段时间后，测量得到一系列实时磁场特征值，简称测量序列。把测量序列与基准图进行相应的匹配，找出基准图中与测量序列最相匹配的位置序列，计算出载体的位置信息，将该信息提供给惯性导航系统，修正惯性导航系统位置误差，同时实现地磁/惯性复合定位导航。

跟传统的GPS、惯导、GLONASS、Galileo、北斗相比，在水下、室内等特殊环境下，地磁定位导航更加可靠、隐蔽、稳定和精确，具有很强的综合优势。地磁测量不受位置和环境的影响，可以实现全天候和全地域导航；地磁测量属于被动测量，隐蔽性好。地磁匹配定位导航误差不会随时间累积。地磁场为矢量场，可以提供丰富的导航参考信息。

作为一种新型无源自主导航方法，地磁定位导航在无人机、船舶、水下机器人等领域有着巨大实用价值和广阔应用前景，因其可替代现有导航技术，或用来和卫星导航、惯性导航组合使用，成为行业发展的新热点、新方向。复合微磁基础传感器技术设备实现组合定位导航新方案，包括车辆和无人机搭载基于微磁基础传感器核心技术的自动寻北磁罗盘、微磁基础传感器复合陀螺仪以及加速度计进行姿态与航向测量等。

国创智能微磁基础传感器阵列复合陀螺仪与加速度计进行姿态和航向测量

国创智能致力于复合微磁基础传感器技术设备实现组合定位导航新方案的研究，以微磁基础传感器为核心元件组成地磁定位导航系统的研发获得重大进展。船舶、飞机、无人机、汽车、机器人等载体均可搭载以微磁基础传感器为核心元件组成的地磁定位导航系统。国创智能微磁基础传感器实时在线采集地磁信息，结合已有的地磁信息数据库进行比对，并实时更新地磁信息库，利用相应的导航模型与算法，实现地磁定位导航功能。

姿态与航向测量问题在无人机飞行过程中常有发生。避免此类故障发生，需要精准高效的姿态与航向测量系统。当前微惯性传感器及其组合测量单元的应用越来越普及，但微机械陀螺测量姿态存在因随机漂移产生的累积误差，采用加速度计测量姿态受运动加速度的影响。因此飞行器在传统惯导系统中需要升级改造，最佳方案就是复合微磁基础传感器作航向调整，这是保证高精度导航的发展趋势。

飞行器搭载高精度、高灵敏度的国创智能微磁基础传感器，对地磁场的三分量进行实时测量，可以实现实时磁航向计算。因为空间每一位置的地球磁场矢量都可以从地球磁场模型中确定，所以利用飞行载体上安装的国创智能三分量巨磁阻抗磁力仪测量出地磁矢量在载体坐标系中的投影，从而可以确定载体的航向。基于此原理，姿态与航向测量系统主要由国创智能三分量微磁基础传感器阵列、陀螺仪和加速度计复合组成，具有精准高效姿态测量和航向测量的功能。该系统体积小、功耗低、响应速度快，便于装备使用。

无人机等飞行载体日益广泛地应用在生产、服务领域，保障无人机等飞行载体的飞行安全十分重要。其中姿态与航向测量技术设备成为极其重要的保障手段。国创智能产业化的高精度微磁基础传感器应用于无人机等飞行载体的姿态与航向测量实现高精度定位导航，将促进无人机等飞行载体服务建设发展，产生良好社会经济效益。

国创智能作为一家集科研、生产于一体的高技术企业，从事微磁基础传感器自主研发及生产，不断进行科技创新，致力于微磁基础传感器及相关技术设备国产化。以国创智能高精度微磁基础传感器为核心的定位导航技术设备与卫星导航系统、惯性导航系统组合应用的定位导航新方案，可应用于空中姿态与航向调整、无人机磁探定位导航、地面农机具和植保无人机定位导航等。以国创智能高精度微磁基础传感器技术为核心研发的其他系统和仪器可以广泛应用于金属无损探伤（管道、桥梁、钢丝绳、钢轨等）、应力监测、航道管理、医疗检测、地震前兆监测、水下搜救等数十个行业领域，保障生产和生活领域安全，助力经济社会发展。