项目描述：

无人救援车、无人采矿车、无人运输车等为代表的特种无人车是完成现代化作业、抢险救灾等任务的核心无人装备，为提高无人车的紧急救援、联合作业等能力，满足多样化的任务需求，要求无人车用导航系统具备高精度定位、自主避障、智能路径规划及导引等功能。

因此，需要研究具有高精度、全自主的导航方式。应用于无人车领域时，惯性与里程计组合导航能够基本实现较高精度的自主导航能力，但组合导航后的定位误差依然存在随距离发散的问题，无法满足对无人车高精度自主导航的需求。

同时，智能化的导航能力也是无人车运行的基本保障。智能导航不仅表现为可以依据事先的规划指令和任务实施过程中进行最优自主控制，更重要的是体现在导航系统可以根据自身传感器对环境信息进行感知并实时构建高精度场景地图，结合任务要求，自主对路径、规避、目标等选择做出决策，形成最优任务方案，实现最佳作业效能。

综上，迫切需要解决面向无人车的惯性基智能导航问题。通过惯性与里程计组合导航，实现一定距离内的高精度绝对定位，辅之视觉和雷达传感器，能够获得高精度相对定位信息与环境感知信息，实现自主避障与在线路径规划，满足无人车的实际使用需求。

问题背景：（简要介绍本问题在现阶段学术研究和科技发展中的产生背景）

特种无人车与微小型无人车、消费领域自动驾驶无人车相比，具有如下特点：

1、需要重点解决卫星失效环境下的高精度自主导航问题。卫星导航是目前微小型无人车、消费领域自动驾驶无人车进行定位的主要方式，但卫星导航需要保持与卫星的通信才能进行定位导航，而特种无人车往往工作在复杂地形下，卫星信号易受遮挡，且易受到干扰和欺骗甚至完全无法接收，以上多种原因都有可能导致卫星导航失效。

2、执行任务中，不仅要相对定位精度保障驾驶安全，还需要绝对定位精度进行任务规划、综合指挥等。高精度相对定位可以帮助无人车躲避障碍物和行驶在正确的道路上，而高精度绝对定位可以确定无人车在电子地图中的绝对位置，依据任务需求获得目标地点的位置坐标后，才能进行全局路径规划，同时需要将无人车自身绝对位置信息上报指挥系统，用于综合指挥控制。

3、环境更恶劣，运动动态范围更大，速度更快，除公路外，还要面临越野环境。特种无人车作业任务复杂，作业环境更为恶劣，车辆运动速度超过微小型及消费领域无人车，对导航系统频带宽度要求更高。

最新进展：（简要介绍本问题的最新进展，及未来面临的关键难点与挑战）

美国国防部高级研究计划局（DARPA）推出了无人车超级挑战赛计划，极大推动了无人车的发展，无人车超级挑战赛的水平也代表了无人车的水平。

在最近一届DARPA挑战赛中，Boss无人车配备包括惯性测量单元、卫星接收机、里程计的导航设备，为无人车提供高精度绝对位置信息。此外通过相机、激光雷达、毫米波雷达组成的多个传感器冗余环境感知系统，用于检测静态障碍物，同时生成即时的和暂时过滤的障碍地图，通过进行路径规划及避障以保证其能在城市环境中安全的驾驶。Junior无人车的导航设备包括惯导、里程计、卫星、激光测距设备，实时位置和方位误差分别在0.1米和0.1度以内。

通过对国外技术及应用水平领先的无人车的导航设备分析可知，以GPS/INS/里程计组合导航信息为主以视觉与激光雷达为辅的导航方法仍是主流的无人车导航方法。国内无人车主要采用中低精度光纤惯性导航系统、视觉传感器、激光雷达等设备进行导航。在卫星拒止情况下，惯导系统无法提供无人车所需导航信息。因此，无人车用高精度惯性导航系统技术、基于视觉的环境感知技术、自主避障与智能路径规划技术等关键技术仍然是国内无人车导航系统研究的瓶颈技术，需要进一步开展相关研究，并尽快解决实际工程应用中的各种问题，提高导航系统技术对新一代无人车发展的支撑能力。

重要意义：（简要介绍本问题取得突破后，对本领域或相关其他交叉领域科技发展的重大影响和引领作用，以及可能产生的重大科技、经济和社会效益）

该技术取得突破后，相关研究成果可应用于无人救援车、无人采矿车、无人运输车等，进一步推动无人车向智能化发展，增强无人车的任务效能，同时，可推广应用至多种无人平台，具体如下：

1、实现无人车在卫星拒止条件下的高精度自主导航。通过完成惯性基智能导航技术研究，实现惯性/里程计/视觉/激光雷达等多源信息组合导航，具备无人车的全区域自主导航能力，极大的增强了无人车的紧急救援、联合作业等能力。

2、进一步降低无人车导航系统的综合使用成本。传统的高精度无人车导航系统价格昂贵，维护使用成本高，而通过该技术研究，利用多源信息融合的思想，将多种导航手段进行智能融合，能够有效提升系统性能，降低系统成本。

3、相关研究成果可进一步拓展到其他应用领域。相关研究成果可进一步推广应用于提升无人船、无人机等无人装备的智能化导航水平。