惯导系统漫谈

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1、一从古至今导航直是一门生成立的故利用，活艺术”。它基本上是关于两地之间推算法计算旅行和找路的学问也许最简单的出载体的速度导航发生在你不知道怎么去超市，和位置需要知别人告诉你一直往前，沿着这条路道惯性坐标系走，到尽头后左转就是了或者在街；下的载体加速边报亭买个地图通过参照地图上度。惯性坐标，的地理特征来确定自己的位置，通系是绝对静止过地图导航路线到达超市这也是或者匀速直线，路标导航。导航还有很多其它方运动的坐标式如卫星导航、天文导航、定位推系。实际中直，算导航等一种接测量在惯性。其中惯性导航属于定位推鼻导航推算过程为：从已坐标

2、系下的加知点的位置根据连续的测量运载体速度较为困难，运动方向和速度来推算其当前的位故测量一个称置为“导航坐标◎惯导平台立体示意图由于惯性导航完全不依赖外部磁传播的信号主进行‘’下的加速度声、光、电、，自系。导航坐标系跟坐标系的转动角度，通过其给出的”“”“一平合导航定位因而不受地域限制不受惯性坐标系具有个旋转关系角度调整，使得平台跟随，，，”“”自然和人为的干扰，无论太空、空可以很容易地将导航坐标系下的导航坐标系。而这种平台有物”间、地面下面下都能全天理式平台和数学式平台两种对应、地、水、水加速度分解到惯性坐标系下，进，候可

3、靠地工作。惯性导航可实时高而求出速度和位置。测量导航坐的惯导系统称为平台惯导系统和捷这’联惯导系统精度输出所需的全部导航信息下的加速度，最简单的方式是。，标系是其它导航技术尚无法实现的，因将个加速度计分别与导航坐标平台惯导系统将惯性测量装”置直接安装在惯性平台的台体上而成为科技领域的重要组成部分。系三个轴重合，而载体与导航坐，’的相对位置一为物理式平台标系直在发生变化，。加速度计固定在平惯性导航的原理需要不断跟踪“导航坐标系’’台上其敏感轴与平台轴平行平台，使得’一惯性导航与其它导航方案的根加速度计一直与导航坐标系的轴的三根

4、稳定轴模拟种导航坐标“一个系本不同之处在于其导航原理是建立重合。实际中通过平台来实。根据陀螺仪测量出的角度，平在牛顿力学定律惯性定律基础上现跟踪“导航坐标系”为台借助于稳定回路和修正回路来模，即平台的一，这也是惯性导航系统的由来，下加速度计提供个准确的安装基准拟导航坐标系，通过框架系统和载面简称为惯导”顿惯性定系统。牛和测量基准，并将惯性敏感器件与体的转动隔离。律是指，物体保持静止或原来的运载体的角运动隔离开来，以保证不捷联惯导系统无稳定平台，动状态不变，直到受到外力作用。管载体姿态发生多大变化，平台加速度计和陀螺仪与载体直

5、接固“’连该定律还告诉我们外力将对物体导航坐标系。载体转动时，加速度计和陀螺，将始终与重合，三个一个成比例的加速度产生。加速度加速度计的空间指向是不变的。例仪的敏感轴指向也跟随转动。陀螺可用加速度计测定加速度计的输如某些飞机上的惯导系统要求这仪测量载体角运动，计算载体姿态，，”出经过一个稳定平台角从而确定加速度计敏感轴指向次积分得到速度，二次积在方位上要对正北，分得到位置一一。个惯性系统般含向，在平面上要和当地水平面平行，再通过坐标变换将加速度计输出的“”信号变换到导航坐标系上进行导有个加速度计，每个加速度计可使平台的三个轴

6、正好指向东、北、，一方向的加速度其安装天三个方向一以检测单，。能够实现这要求航计算。即在导航计算机内构建虚通常是让它们的敏感轴相互垂直。的，主要靠陀螺仪。陀螺仪是惯导拟的数学拼图作为导航计算的参考一种角速率坐标系牛顿力学定律是在惯性空间内系统中的核心器件，此虚拟平台与平台式惯导文，是章敏感器件，能给出载体相对于惯性系统中的稳定平台作用类似。编码◎平台式和捷联式优缺点对比优点缺点专平台惯导系统陀螺动态范围要求较低系统结构复杂主家精度较高造价昂贵持实自对准传动机构易出现磨损王通过平台旋转完成自标定人伟捷联惯导系统结构较为简单器件

7、动态范围要求较高蓝耗费低惯性器件标定方法复杂白环境适应性强系统动态时误差较大可靠性高导航解算复杂ExertlpSaon专豕沙龙惯导技术在军民领域都有巨大的应用市场。历史上，其发展可分为个阶段第一阶段从牛顿定律的提出到平台式惯导实现第二阶段为平台式惯导到，捷联式惯导的转变，第三阶段为捷联式惯导向愦性组合导航的发展。下面将分别介绍陀螺仪和组合导航技术。惯导陀螺仪陀螺仪为惯性系统的核心部件，是一种即使无外界参考信号，也能探测出运载体本身姿态和状态变化的内部传感器其功能是敏感感应探测运动，（灵敏）体的角度、角速度和角加速度。陀螺仪通

8、常是指安装在万向支架中高速旋转的转子转子同时可绕垂直于自转轴的一根轴或两根轴进动者称单自由度陀，前◎早期的傅科陀螺仪和陀螺罗经螺仪，后者称二自由度陀螺仪。陀螺仪具有定轴性和进动性利用这些特性制陀螺按原理可分为以经典力学为基陀螺仪的关键技术在于转子的高速旋转础的机电式陀螺成了敏感角速度的速率