【范式模型在GPS-INS组合导航系统中的应用】
范式模型是一种数学工具，通常用于描述和转换不同坐标系统之间的关系。在GPS-INS（全球定位系统-惯性导航系统）组合导航系统中，该模型被用来处理GPS信号丢失或异常情况下的定位问题。当GPS信号不可用时，惯性导航系统（INS）可以提供连续的姿态和运动信息，但长期而言，INS的误差会逐渐积累。范式模型则可以用来校正这些累积误差，确保导航系统的精度。
GPS-INS组合导航系统通常采用卡尔曼滤波来估计导航参数，但实际系统中的硬件不稳定性以及多变的环境因素使得系统噪声和观测噪声难以精确描述。此外，不准确的验证信息也会影响系统的准确性。因此，如何在有限的先验信息下优化计算结果是设计的关键。
范式模型最初用于地理坐标系的转换，它通过三个旋转角和尺度转换将点的位置从一个坐标系转换到另一个。在GPS信号丢失后，该模型可以利用丢失前的GPS观测值和随后的INS姿态角信息，计算出后续各个时间点的WGS84坐标。通过对每个坐标进行连续的改正，可以保持定位的连续性和准确性。
具体来说，范式模型通过以下步骤工作：
1. 利用丢失前一个历元的GPS观测值计算出初始坐标。
2. 使用INS数据提供的姿态信息，计算后续历元的坐标。
3. 应用范式模型的旋转和尺度转换，对坐标进行改正。
4. 通过递推方式，将INS的观测值与前一历元的GPS数据结合，不断更新坐标估计。
这个模型的优势在于，即使在GPS信号中断的情况下，也能通过INS的数据提供连续的导航信息。通过海上实测路线的例子可以看到，范式模型计算的改正观测值与纯INS观测值相比，能显著提高定位的精度和可靠性。
范式模型在GPS-INS组合导航系统中的应用，是解决复杂环境下导航系统稳定性和精度问题的有效方法。通过灵活地利用各种可用信息，它可以确保系统在GPS信号丢失或异常时仍能提供可靠的定位服务。这对于航空、航海、军事等对导航精度要求极高的领域具有重大意义。
