定位导航系统可为指挥员和驾驶员实时提供定位、导航、航迹等信息。车载导航系统是车载信息技术的基础，已经有10多年的发展历史，其间历经了三代变革。第一代的重要功能是确定自己汽车的位置，并在导航仪的电子地图上显示出来，同时实现道路选择和道路引导。第二代导航产品不光满足道路计算和道路引导，还增加了信息查询、视听娱乐等新功能。第三代产品将定位导航与通信、娱乐、救援等融合为一体，更加突出了应用与服务功能。其显著特点是支持网络功能，能够在车辆移动过程中得到多种服务，逐步向车辆信息系统平稳过渡。
车载导航系统以“导航”为中心，是车载导航系统的初级阶段；而车载信息系统以“服务”为中心，是车载信息系统的成熟阶段，导航只不过是其中的一项服务内容。
在国外，车载导航系统的发展经历了从低级到高级、由单一功能向综合功能的发展历程。早期以日本的车载导航、美国的车辆自动定位（AVL）和中国的安防监控管理这三大应用系统最具代表性。日本的车载导航仪初期只是用于道路指引和显示，美国的车辆自动定位系统主要用于紧急报警、道路救援和医疗求助，中国的安防监控管理系统则是用于各种车辆，特别是特种车辆的监控跟踪和指挥管理。可以说导航、救援、监控产品是汽车信息系统的初级形态。
在现代导航系统中，移动目标定位技术主要有三种：独立定位、无线电定位和卫星定位。
（1）独立定位。独立定位技术完全自主，不需要使用通信设备，因此受外界因素的影响小。惯性导航的定位精度主要取决于磁罗盘、陀螺仪、加速度计等惯性传感器的测量精度。如果不考虑设备的体积、成本和安装校准的复杂度，采用精密惯性器件可以使惯性导航系统达到并长时间保持很高的定位精度。惯性导航系统的最大特点是具有误差累积效应，其定位精度会随定位过程的持续不断下降。
（2）无线电定位。无线电定位的依据是电磁波的恒定传播速率和路径的可预测性原理。常用的无线电定位技术有三种：时间判断法（time of arrive，TOA）、角度判断法（angle of arrive，AOA）和时间差判断法（time difference of arrive，TDOA）。TOA通过测量从多个已知位置的发射机传来的无线电信号到达接收端的时间来确定接收机的位置。AOA通过三角测量法定位，信号由车载发射机发射，处在已知位置的天线阵列接收信号并计算信号到两个或多个天线单元的入射角，车辆位置由入射角的交叉点确定。TDOA采用三边测量法定位，由多个已知位置的发射机发送时间同步的信号，移动接收机接收信号并测量至少两组信号的到达时间差，由此确定接收机的位置。然而，地面无线电定位技术很少应用于陆地车辆导航，这是因为无线电信号容易受到地面障碍物的干扰，从而产生信号衰减和多路径效应，造成定位精度下降或失效。
（3）卫星定位。1957年10月，世界上第一颗人造卫星发射成功。星基无线电导航系统也随之应运而生。与传统定位方法相比，卫星导航不但能够在全球范围内为陆地、海洋以及近地空间的用户提供连续准确的位置、速度和时间信息，而且用户设备体积小、重量轻、功耗小、价格低、易于操作，给导航技术带来了革命性的变化。目前已投入运营的星基无线电导航系统数量还很有限。目前卫星导航系统主要有美国的GPS、欧洲的伽利略、俄罗斯的GLONAS以及我国的北斗系统。
车辆的定位是导航系统的关键，根据目前的科技发展水平，世界范围内现有的车辆导航定位技术主要有以下几种。
1.全球定位系统
全球定位系统（GPS）具有全球、全天候、连续、实时提供高精度的三维位置、三维速度和时间信息等一系列优点，是实现全球导航定位的高新技术。通常车载GPS接收机只要接收到4颗卫星的信号就能够确定车辆的位置，GPS定位形成了当前车辆导航定位的主流。但由于GPS是一种无线电卫星导航系统，为发挥其正常功能，它需要对卫星有直接可观测性，在城市高楼区、林荫道、涵洞等地方有可能导致GPS定位信号的暂时中断；因墙体或山的侧面所造成的多路径效应，GPS接收机同样也无法识别，并可能导致相当大的偏差。这说明GPS定位系统虽然定位精度较高，但一旦可靠性遭到破坏，便会失去导航能力。
全球定位系统通常由三部分组成：空间部分——GPS星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。GPS系统的组成部分如图6-13所示。
全球定位系统的三个组成部分相互依赖，相互制约，缺一不可，共同构成完整的全球定位系统，GPS星座以无线电波信号的形式将GPS信号发送到全球各地用户的GPS信号接收机和地面监控系统，地面监控系统将自身的信号注入GPS星座。
图6-13 GPS系统的组成部分(www.xing528.com)
2.惯性导航系统
惯性导航系统（inertial navigation system，INS）以相对惯性空间的力学定律为基础，使用陀螺仪与加速度获取载体的角速度与加速度，从而进一步积分解算出位置与速度等导航参数。惯导系统的体积小、重量轻的特性使其易于安装在载体车辆上；而且具有成本较低、经济实惠的特点；其最大的优势是由于不依赖外界信息，具有抗干扰强、全天候的特性。但随着时间推移，惯导元件的误差快速累积，不适宜长时间地单独导航作业。
3.航位推算系统
航位推算系统（dead-reckoning system，DRS）包括罗盘仪、速率仪、里程仪以及传速计。DRS利用这些传感设备测量出正在行驶车辆的旅行距离、速度和方位，在短时间内这些传感器的精度比较高，但对于长时间的定位需要采取措施以避免累积误差，所以DRS不能长时间地单独使用。
4.地图匹配
地图匹配（map matching，MM）是一项确定车辆在带有街道名称和地址地图上的位置的技术。车辆轨迹与图形特征有关，具有确定性特征的坐标常用来在交叉口表示车辆的位置，但地图匹配只能起到辅助定位的作用。
5.地面无线电频率定位
使用地面无线电频率（TRF）定位技术的系统从分布在系统运行区域内的一定数量信号标杆接收无线电频率信号，来自多处的TRF信号标杆的信号交叉使用能够确定车辆的具体位置，然后将这一信息提供给驾驶员或控制中心。
由此看来，任何一种单一的导航系统其精度和使用范围都有一定的限制，如何将各种传感器的测量信息加以综合利用，既能克服无线电导航系统定位间或失效的缺点，又能克服惯性导航、航位推算系统定位误差随时间累积的缺点，最大限度地提取有用信息，保障车辆定位的全程连续性，成为车辆导航系统所要解决的基本问题。
6.组合定位
目前国外许多研究人员都在致力于组合导航定位系统的研究，把进一步提高车辆的定位精度和降低系统的成本作为努力的目标。而我国这方面的研究尚处于起步阶段，我国利用GPS定位技术从20世纪90年代初期开始，到1998年后，全国的各大高校和科研院所开始研究组合导航技术。近几年，中国有些公司通过与国内外多种合作，或引进或独立研制，都做了大量的工作，取得了一定的成果和进展，但均未达到实现全面工业化产品阶段。
组合定位技术是将两种或者多种定位导航技术相结合，利用它们之间的优势互补，达到高精度、高可靠、低成本的目的。目前，比较常见的车辆组合定位导航系统包括GPS/地图匹配（GPS/MM）、GPS/航位推算系统（GPS/DRS）、GPS/航位推算系统/地图匹配（GPS/DRS/MM）等。下面以GPS/DRS组合定位系统来说明组合定位的优势，由于DRS依靠惯性敏感元件的测量以及数学计算得到的车辆的导航信息（如位置、速度和航向等），在短时间内具有较高的定位精度，且有效性不受外界影响，但是随着时间的推移会造成误差的积累，致使定位精度受到较大影响；GPS的定位精度稳定性好且与定位时间长短没有关系，但由于卫星信号在传播过程中会受到隧道、立交桥、林荫道、高大建筑群等障碍物的遮挡而中断，影响GPS的定位精度。两者的结合，既消除了DRS的积累误差，又增强了定位信号的连续性，提高了定位精度。如果再与地图匹配技术相结合，利用电子地图提供的高精度电子地图信息，可进一步提高定位导航系统的定位精度。在多种定位信息融合过程中，普遍采用卡尔曼滤波技术。
M1A2主战坦克采用一种航空电子导航系统，该系统采用位置导航技术，车长通过显示器了解本车所处位置和行驶方向，驾驶员综合显示器能显示全部导航资料及车长下达的导航命令。采用新型的数字式控制单元，可根据不同的行驶速度有效控制燃油消耗，并与内部自检系统沟通，及时向驾驶员提供可能出现故障的信息，以预防故障。车辆行驶里程，可由一个里程计根据驱动车轮或履带的输出轴转数计算出来，或由惯性加速表测量。
“挑战者”2型主战坦克装有英国GEC费伦蒂公司生产的FIN1155型惯性定位导航系统。该系统由3个主要部分组成：一是惯性测量装置（IMU），主要包括惯性平台、电子装置、电源组件和车辆接口板（VIP）等；二是里程计传感器，主要用于向系统提供速度信息，提供的信息通过卡尔曼滤波器形式与来自惯性测量装置的数据相结合；三是内部电缆装置，既可与乘员控制的显示系统接口，也可与火控计算机等其他系统接口，数据通过串联数据链传输。惯性测量装置与提供角度输出基准的安装板严格对齐。安装板相对于车辆轴线的角度是预先调整好的，并永久固定，从而简化了惯性测量装置的安装和程序交换。
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