惯导系统的基本类型ppt课件.ppt

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1、半解析惯导系统-两种方案各类惯性导航系统都必须解决两个问题利用陀螺稳定平台建立输入信号的测量基准利用加速度计信息的积分得到载体的速度和位置等信息。不同坐标系的选取以及实现方法构成了惯导系统的不同方案半解析式(semi-analytical)惯性导航系统陀螺稳定平台始终跟踪当地水平面固定方位半解析式惯导系统自由方位半解析式惯导系统1半解析惯导系统-自由方位自由方位半解析式惯导系统平台的水平轴XP、YP则分别与东方向、北方向相差γ角游动自由方位半解析式惯导系统在方位陀螺上施加控制力矩，使其完成相对惯性空间的旋转，其大小为控制角γ的变化为2半解析惯导系统-两种回路固定方位半解析式惯导系统三个稳定

2、回路与三个修正回路3半解析惯导系统-加速度积分4半解析惯导系统-速度积分5半解析惯导系统-平台稳定惯导平台对惯性空间稳定的实现陀螺安装方式平台安装方式稳定原理（纵轴）平台绕外环轴旋转Gy进动并输出信号信号送至纵轴电机电机产生恢复力矩平台绕外环轴以相反的角速度运动平台稳定回路6半解析惯导系统-变换器当载体的方向发生90度变化如果陀螺Gy的输出仍送到纵轴力矩电机会造成错误控制需要坐标变换器7半解析惯导系统-跟踪回路地理坐标系相对惯性空间旋转，角速度ωE、ωN、ωζ要使平台跟踪地理坐标系，须使平台也以同样的角速度相对惯性空间旋转须给陀螺加控制电流，使三个陀螺分别产生如下进动角速度陀螺的进动通过稳

3、定回路传递给平台，实现对地理坐标系的跟踪控制陀螺使平台跟踪地理坐标系的回路，称修正回路8半解析惯导系统-修正过程修正回路：加速度计输出→消除有害加速度→一次积分→地理坐标系相对惯性空间的转速→陀螺力矩器→力矩电机9解析惯导系统-方案及问题解析式(analytical)惯导系统：平台相对惯性空间稳定平台只需要稳定回路加速度计输出不含有苛氏加速度项和向心加速度项若计算载体相对地球的速度和位置，须进行坐标变换导航过程中，平台坐标系相对g的方向在不断变化三个加速度计中的g分量值也在不断变化，必须通过计算机对g的分量实时计算，以便进行输出补偿与积分10解析惯导系统-重力分量公式重力加速度g随着位移X

4、、Y、Z变化的情况载体在惯性空间从A点移动到B点重力加速度分量：11解析惯导系统-重力分量公式2当h<

5、体沿着横滚、俯仰和偏航轴的加速度分量，在通过方向余弦矩阵变换到参考坐标系对变换后的加速度积分，得到南北地速分量及经纬度参数15捷联惯导系统-方块图16捷联惯导系统-方向余弦飞行器姿态沿载体坐标系测定通常希望确定飞行器相对各种不同坐标系的姿态从载体坐标系到所希望的坐标系的变换（方向余弦法或四元数法）方向余弦矩阵微分方程的推导设S1是固定坐标系，单位矢量为i，j，k；S2代表动坐标系（比如和飞行器固连），单位矢量为i’，j’，k’设是沿着S2轴表示的S2相对S1的角速度，C是将S2坐标转换到S1坐标的方向余弦矩阵，即：其中17捷联惯导系统-方向余弦求导对C求导18捷联惯导系统-矩阵微分方程Ω称

6、为角速度矢量ω的斜对称矩阵方向余弦矩阵微分方程式，含有9个一阶微分方程19