惯性导航系统是一种自主式的导航方法,它完全依靠载体上的设备自主地确定载体的航向、位置、姿态和速度等导航参数,而不需要借助外界任何的光、电、磁等信息。惯性导航是一门涉及精密机械、计算机技术、微电子、光学、自动控制、材料等多种学科和领域的综合技术。其基本工作原理是以牛顿力学定律为基础,通过测量载体在惯性参考系的加速度、角加速度,将它对时间进行一次积分,求得运动载体的速度、角速度,之后进行二次积分求得运动载体的位置信息,然后将其变换到导航坐标系,得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。惯导具有输出信息不间断、不受外界干扰等独特优势。郑州惯性导航系统供应
惯性系统是利用惯性敏感器、基准方向及一开始的位置信息来确定运载体的方位、位置和速度的自主式航位推算导航系统。它至少应由一个惯性测量装置、一个数字计算机和一个控制显示装置及一个专门的精密电源所组成。运载体的运动是在三维空间里进行的,它的运动形式,一是线运动,一是角运动。不论线运动还是角运动都是三维空间的,要建立一个三维空间坐标系,势必要建立一个三轴惯性平台。有了三轴惯性平台,才能提供测量三自由度线加速度的基准。测得己知方位的三个线加速度分量,通过计算机计算出运载体的运动速度及位置,所以第1大类惯导系统方案是平台式惯性导航系统。公交车惯性导航组件惯性导航系统的惯性是如何实现的呢?
目前,惯性导航分为两大类:平台式惯导和捷联式惯导。它们的主要区别在于,前者有实体的物理平台,陀螺和加速度计置于由陀螺定的平台上,该平台跟踪导航坐标系,以实现速度和位置解算,姿态数据直接取自于平台的环架;在捷联式惯导中,陀螺和加速度计直接固连在载体上。惯性平台的功能由计算机完成,故有时也称作“数学平台”,它的姿态数据时通过计算得到的。惯导有固定的漂移率,这样会造成物体运动的误差,因此长射程的武器通常会采用指令、GNSS等对惯导进行定时修正,以获取持续准确的位置参数。比如中距空空导弹中段采用捷联式惯导+指令修正,以获取持续准确的位置参数。
惯性导航系统在船舰导航、陆地导航、航空导航、航天导航四大导航领域中均有应用,因此可是说是全方面覆盖的导航。在船舰导航中,主要应用是船舶导航系统,主要测量的船舶的航行角,确保行驶在正确的航线上。陆地导航则是装载在私家车上,结合GNSS导航系统为汽车行驶导航。航空导航主要是用于飞机导航。因为空中缺乏参照物,因此飞机的航线主要是依据导航系统来确定的,并且精度的要求较高。航天导航则是装载在卫星、宇宙飞船等航天器上,这类惯性导航系统的精度要求更高,且更加稳定。惯性导航系统属于一种推算导航方式。
惯性导航系统由陀螺仪和加速度计组成,通过测量加速度和角速度获取定位信息,是目前容易获得且精度够用的运动传感器。系统包括加工工艺、传感器校准、软硬件的深度结合、系统集成后传感器衰退情况、环境适应性、车上安装误差补偿度、汽车行业体系认证等。对于惯性器件本身,衡量其优劣的技术指标有零偏不稳定性,随机游走,艾伦方差等。惯性导航发展已有百年历史,早期的角速度测量使用机械陀螺,利用陀螺的进动效应,形成角度姿态的测量仪器,它与角速度成比例关系。随着现代工业的发展,人类测量角速度的工具越来越多,如动力协调陀螺、静电陀螺、光纤陀螺、激光陀螺等。惯性导航的目的是实现自主式导航,即不依赖外界信息,包括卫星信号、北极指引等。公交车惯性导航组件
惯性导航的工作原理是什么?郑州惯性导航系统供应
加速度计是惯性导航系统的关键元件之一。依靠它对比力的测量,完成惯性导航系统确定载体的位置、速度以及产生跟踪信号的任务。载体加速度的测量必须十分准确地进行,而且是在由陀螺稳定的参考坐标系中进行。在不需要进行高度控制的惯导系统中,只要两个加速度计就可以完成以上任务,否则是应该有三个加速度计。加速度计的分类:按照输入与输出的关系可分为普通型、积分性和二次积分型;按物理原理可分为摆式和非摆式,摆式加速度计包括摆式积分加速度计、液浮摆式加速度计和挠性摆式加速度计,非摆式加速度计包括振梁加速度计和静电加速度计;按测量的自由度可分为单轴、双轴、三轴;按测量精度可分为高精度(优于10−4m/s2)、中精度(10-2m/s2–10-3m/s2)和低精度(低于0.1m/s2)。郑州惯性导航系统供应
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