組合導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合GPS、慣性測(cè)量元件、地磁指南針和氣壓計(jì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，使用電子信號(hào)處理領(lǐng)域的很多技術(shù)，融合多種傳感器的測(cè)量值，獲得較為準(zhǔn)確的飛行器十五個(gè)狀態(tài)量的測(cè)量。前面說慣性測(cè)量元件的測(cè)量容易發(fā)散，這個(gè)發(fā)散可以通過GPS來抑制：GPS可以獲得三維位置也可以獲得三維速度，慣性測(cè)量元件可以獲得三維加速度，加速度的積分也是速度。在通過地磁指南針獲得航向的基礎(chǔ)上，兩種速度的觀測(cè)就可以融合起來，通過GPS的測(cè)量值來發(fā)現(xiàn)并抑制慣性測(cè)量元件的發(fā)散。慣性測(cè)量元件的發(fā)散被抑制住之后，它也可以更準(zhǔn)地測(cè)量三維角度和三維加速度。因此GPS和慣性測(cè)量元件在這些情況中互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。除此之外，氣壓計(jì)和GPS互相提高了高度測(cè)量的精度，地磁指南針、GPS和慣性測(cè)量元件一同提高了航向測(cè)量的精度，他們都是利用了相同的融合、“互補(bǔ)”的思想。
組合導(dǎo)航技術(shù)中傳感器互補(bǔ)的原理直接源于1948年誕生的信息論?？藙诘?香農(nóng)總結(jié)歸納出的信息論提出了信息的概念以及如何從數(shù)學(xué)上度量信息，信息論可以說是現(xiàn)代人類文明的基石之一。解釋清楚信息的本質(zhì)之后，人們才能夠用數(shù)學(xué)表示一個(gè)樸素而又深刻的原理：信息可以用來估計(jì)狀態(tài)，越多的信息可以把狀態(tài)量估計(jì)得越準(zhǔn)。
此后，控制論的奠基人諾伯特-維納、魯?shù)婪?卡爾曼以及其他一大批工程師和科學(xué)家完善了通過信息進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)的線性估計(jì)理論，進(jìn)一步提出了傳感器之間“互補(bǔ)濾波”，共同減小誤差的理論?？柭O(shè)計(jì)的卡爾曼濾波器還被實(shí)現(xiàn)在了阿波羅飛船的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)當(dāng)中，使用星座位置和慣性測(cè)量元件互補(bǔ)測(cè)量阿波羅飛船的十五個(gè)狀態(tài)量。
信息論、線性估計(jì)理論以及卡爾曼濾波器允許人們把多個(gè)具有誤差的傳感器通過數(shù)學(xué)方程融合起來，利用傳感器信息估計(jì)特定的狀態(tài)量，而且越多傳感器“互補(bǔ)”，可以獲得越好的狀態(tài)估計(jì)。這樣，數(shù)學(xué)給工程學(xué)指出了發(fā)展方向：造更多牛逼的傳感器進(jìn)行互補(bǔ)，就能獲得更好的狀態(tài)估計(jì)能力。大疆飛控總工程師魚大人也曾經(jīng)說過：“*牛逼的工程師都是在搞傳感器?！眰鞲衅骷夹g(shù)的重要性可見一斑。
作為一種位置傳感器，GPS具有諸多的問題，GPS信號(hào)只有在開闊的空間內(nèi)才能給出比較好的測(cè)量值，因?yàn)镚PS接收機(jī)需要從天上的衛(wèi)星獲得信號(hào)，這些信號(hào)要從太空傳入大氣層，這么遠(yuǎn)的距離，信號(hào)已經(jīng)相對(duì)來說很微弱，所以必須要求接收機(jī)和衛(wèi)星之間的連線上沒有遮擋，一旦有建筑甚至是樹木的遮擋，衛(wèi)星發(fā)下來的信號(hào)就有噪聲，GPS接收機(jī)就不能給出很好的位置和速度觀測(cè)。在室內(nèi)環(huán)境中，GPS甚至完全不能使用。組合導(dǎo)航技術(shù)要想進(jìn)一步發(fā)展，就需要尋找其他能夠在GPS不能使用的環(huán)境中使用的傳感器。
一種較為簡(jiǎn)單的能夠替代GPS測(cè)量高度的傳感器是小型超聲波模塊。這種模塊通常有一收一發(fā)兩個(gè)探頭，一個(gè)探頭發(fā)出超聲波，另一個(gè)探頭測(cè)量回波的時(shí)間，能夠算出導(dǎo)致聲波反彈的物體離探頭的距離?，F(xiàn)在在淘寶上，只要10塊錢就可以買到一個(gè)能夠比較準(zhǔn)確測(cè)量幾米內(nèi)物體距離的超聲波模塊，被廣泛用在大學(xué)生制作的小機(jī)器人上。這種10塊錢的傳感器沒有比氣壓計(jì)和MEMS慣性測(cè)量元件性能高多少，它發(fā)出的聲波容易發(fā)散，探測(cè)到的物體不一定位于探頭正前方，另外聲波也容易被空氣中的水霧、振動(dòng)所影響，給出完全錯(cuò)誤的觀測(cè)。因此，超聲波模塊更好的使用場(chǎng)景是對(duì)著地面，測(cè)量自身和地面的距離。