1 航位推算系统航位推算是一种典型的独立定位技术，系统是在已经知道前一时刻位置的条件下，通过测量移动的距离和方位，推算下一时刻位置的方法。
    航位推算算法最初用于车辆、船舶等的航行定位中，所使用的加速度计、磁罗盘、陀螺仪成本高、尺寸大。随着微机电系统技术的发展，加速度计、数字罗盘、陀螺仪尺寸、重量、成本都大大降低，是航位推算可以在行人导航中得以应用。
    2 卫星导航系统2.1 研究现状卫星导航技术是利用导航卫星发射的无线电信号，求出载体相对卫星的位置，再根据已知的卫星相对地面的位置，计算并确定载体在地球上的位置的技术。
    现阶段的卫星导航定位系统综合了传统导航系统的优点，真正实现了各种天气条件下全球高精度被动式导航定位。并由于其具有地面连续覆盖、定位精度高、保密性及实时定位速度高、并且操作简便和实施全天候作业等优点，在各导航系统中的应用日趋广泛。但同时仍存在易受外界环境干扰等缺点。
    2.2 全球定位系统2.2.1 概述全球定位系统（Global Positional System-GPS）是美国于上世纪七十年代开始研制，历时二十多年，耗资两百亿美元，至1994年全面建成。GPS系统是新一代卫星导航定位系统，具有在海陆空进行全方位、实时、三维导航与定位的能力。其由24颗覆盖全球的卫星组成，其中21颗工作卫星、3颗备用卫星，分布在6个地心轨道平面内，每一个轨道均匀分布4颗卫星。能在全球范围内全天候的提供三维位置、三维速度和时间基准信息，具有静态定位、动态导航及精密授时的功能，是一种先进的导航设备，定位精度极高，且具有很好的长期稳定性。随着二十世纪初美国军方放弃了对SA码的使用，民用GPS的定位精度得到了较大的提高了，致使GPS技术在民用领域得到了更加广泛的应用。
    2.2.2 GPS的发展在全球卫星定位系统使用之前，远程定位与导航主要由无线电系统来实现。其主要有三种方式，分别为：罗兰-C系统（Long Rang Navigation），又称低频脉相双曲线导航系统；奥米伽（Omega）导航系统，是由惯性导航系统、奥米伽导航系统和卫星导航系统组合成的综合导航系统；多普勒（Doppler navigation）导航系统，它是利用多普勒效应测定多普勒频移，从而计算出飞机当时的速度和位置来进行导航。以上三种无线电导航定位系统都存在工作区域覆盖面小、电波传播容易受到大气影响及定位精度较低的缺点。
    最早的卫星定位系统为子午仪导航系统（Transit），1958年由美国研制成功，1964年投入使用。子午仪导航系统共拥有7颗卫星，而卫星的运行高度比较低，平均为1000KM，从地面观测卫星的间隔时间比较长，平均为1.5h，无法实现连续的实时三维导航，且精度不高。
    现在应用的全球卫星定位系统是第二代卫星导航系统，是在吸收Transit导航系统的成功经验的基础上而发展起来的，包括俄罗斯的全球卫星定位系统（GLONASS）和美国的全球卫星定位系统（GPS）。其中，美国的GPS系统实施计划分为三个阶段。第一阶段为方案论证和计划阶段，从1973年到1979年共发射了4颗试验卫星，研制了地面接收机及建立了地面跟踪网。第二阶段为全面研制和试验阶段，从1979年到1984年又陆续发射了7颗卫星，研制了各种用途的接受机，实验结果表明，GPS定位精度远远超过了设计精度标准。第三阶段为实用组网络阶段，1989年2月4日第一颗GPS BlockⅡ工作卫星的成功发射，标志着GPS系统已进入了建设阶段。1993年底已经建成实用的GPS网（即21+3GPS星座），今后将会根据计划逐步更换失效的卫星。
    2.2.3 GPS的应用与前景最初设计GPS的主要目的是用于导航、收集情报等军事目的。但随着GPS 卫星信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位，米级至亚米级精度的动态定位，亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量，GPS的应用也越来越广泛。
    地理应用方面在地貌学方面，可以利用GPS对地下资源开采区地面的沉降、荒漠化地区进行监测，为荒漠化的机理研究提供资料；对滑坡区、泥石流等形变进行监测，做好防灾，减灾预报工作。还可以利用GPS对各植被区边界变化进行监测，从而对植被区发生变化的原因进行研究，为分析该区域或全球的气候和环境的演变提供理论依据，从而采取相应的保护措施，实现对生态环境的监测及保护。此外，GPS还可应用于对板块运动的研究，包括对亚板块和板块内部构造运动的研究等。
    大气监测及天气预报方面GPS信号从真空进入大气层时将会发生折射，折射量的大小取决于大气密度。而大气密度是气温和气压的函数，而决定天气的两大要素正是气温和气压。如果将GPS接收机安装在低轨道卫星上，即可测出卫星信号传播路线的变量，从而推导出由于大气折射而引起的相位观测的时延。进一步导出从地球表面到130km高空的各层大气的气温和气压的大小。最终根据连续监测获得的大气层数据，做出天气预报。
    此外，一系列实验证明，通过利用GPS技术可以获得地面至40km高空的水汽含量载面的精确值，该实验的最大收获是使全球难以获取气象信息数据的区域得以包含其中，从而极大的改善了数值天气预报（NWP）所需要的气象数据分辨率，为NWP的进一步改善提供了基础。此外，GPS 空间气象学的开端正是起于GPS 在监测电离层方面的作用。太空中充满了宇宙线粒子、各种波段的电磁辐射、等离子体等，由于太阳在IS内抛出带电物，通常达百万吨量级，从而使电离层受到强烈干扰，这正是空间气象学研究的一个对象。类似于GPS在对流层中的应用，可通过测定电离层对GPS 讯号的延迟作用来确定在单位体积内总自由电子含量（TEC），从而建立电离层数字模型。
    交通运输方面GPS可以为铁路、公路、水运、航空、管道等交通方式提供路线选线、建设和管理服务；还可为车、船和飞机等交通工具起导航和管理作用，特别是在航空和航海中，无线路标示时GPS的作用更为突出；此外，GPS在航空中的作用主要有：（1）为飞机提供精密导航；（2）确定飞机姿态角，从而为航测图片提供内方位因素；（3）测定航摄仪瞬间的空间坐标及航摄仪瞬间坐标的精度；（4）为飞机精密着陆导航。
    2.3 北斗卫星导航系统2.3.1 概述北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，COMPASS）是中国自主研发的正在实施的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统包括空间段、地面段及用户段。空间段由5颗静止轨道卫星及30颗非静止轨道卫星组成；地面段由主控站、注入站和监测站等多个地面站组成，用户段由北斗用户终端及与其它卫星导航系统兼容的终端。近年来北斗导航系统发展迅速，目前北斗系统已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星，基本上实现了覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。2011年12月27日起，开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。2012年12月27日起，北斗系统在继续保留北斗卫星导航试验系统有源定位、双向授时和短报文通信服务基础上，向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务。民用服务与GPS一样免费。不论从国家安全还是从技术发展的角度来看，北斗将成为GPS之外的又一个选择，甚至在一定时候会取代GPS的地位。但是，目前北斗的覆盖范围、定位精度和稳定性离GPS还有一定的差距，且随着北斗导航系统的发展目前该系统的性能如何仍有待测试。
    2.3.2 北斗卫星导航系统的发展与前景无线电导航原理需要由天基平台提升作用距离。奥米伽、罗兰--C导航系统以甚低频为导航频率，由于电波传播路径受地面曲率和导电性能影响，虽然可以远距离传播，但难以校正传播路径时延，精度较低。而雷达导航因地面发射功率大，但作用距离短，需要二次发射，精度较低。所以为了提升作用距离、进一步改善传播路径，采用卫星平台搭载导航信号是必然选择。
    北斗全球系统因具有最佳费效比而取代区域系统。中国北斗试验系统是采用两颗地球同步卫星实现定位，集通信与导航为一体。静止轨道卫星导航系统因缺乏通信功能而使得生存能力较差。区域性RNSS系统由GEO卫星和IGSO卫星组成，其星座总效率差，难以提高。星座效率以地球覆盖率与卫星数之比值作为评价效率，不同区域系统效率见表1，从结果可知，全球系统的星座效率在同等精度水平下最高。
    3 组合导航系统3.1 组合导航系统的形成由于卫星导航定位具有定位精度、高地面连续覆盖等优良特性，在导航定位中的应用非常广泛。但其也易受到外界环境的干扰，尤其是在城市的高楼群区，或是在隧道、立交桥等区域，卫星信号将会被遮挡，造成定位误差增大或根本无法定位；另一方面卫星导航定位系统的工作频带较窄，在机动运动较为复杂时，用于定位的设备接收机极容易失锁而丢失信号，从而丧失定位能力。而航位推算是一种典型的独立定位技术，主要利用航向传感器及距离传感器实现实时检测车辆等的航向变化及行驶距离，进而推算出当前的相对位置，但航位推算方法的定位误差会随着推算过程的进行而累加，因而不适合于长时间使用。由上可知，两种定位方式存在很强的互补关系，一方面，可利用卫星定位提供的绝对位置信息为DR提供推算定位的初始值并进行误差校正；另一方面，DR的推算结果可用于补偿部分卫星定位中的随机误差，当卫星信号被遮挡时由DR继续定位。所以，将这两种系统组合起来，充分利用两者定位信息的互补性，就能获得比单独使用任何一种方法时都要高的定位精度和可靠性。
    3.2 GPS/DR导航系统目前，GPS/DR组合定位系统的数据融合方案主要有两种：切换式和最优估计法（卡尔曼滤波）。
    切换式组合方案有两种工作状态：即GPS模式和DR模式，系统工作采用何种模式取决于GPS信号的有效性，当GPS观测卫星数较多，卫星几何分布结构较好时工作于GPS模式，同时利用GPS的定位输出刷新DR系统的初始推算位置，一旦GPS定位数据失效，则切换到DR模式。该方法的优点是简单易行，系统承担的计算量小，可以解决在卫星信号失效时短时间内的定位问题。
    4 结束语导航系统随着人类社会的进步应运而生，又在人类的发展过程中逐步完善、创新。在如今社会发展的要求下，导航系统的应用愈加广泛，通过研究可以看出，各种导航系统具有不同的特点及优势，并且组合导航系统将会成为导航系统的发展方向。在今后的研究中，也应取长补短，将每种导航系统的优势最大化，为人类提供更便捷、可靠、高精度的导航系统。