一)惯性导航定义
利用惯性元件(加速度计)来测量运载体本身的加速度,经过积分和运算得到速度和位置,从而达到对运载体导航定位的目的。惯性导航的组成设备都安装在运载体内,工作时不依赖外界信息,也不向外界辐射能量,不易受到干扰是一种自主式导航系统。
(二)牛顿力学和惯性导航的关系
什么是惯性导航呢?简单的说,惯性导航就是在载体中利用惯性元件,引用惯性力,应用在惯性中才成立的牛顿定律,提取载体相对于惯性空间加速信息,再出导航计算机利用提取的加速度信息,经过处理输出载体的位置、速度、姿态、航向等参数的过程。
我们拿空中的运动体比如飞机来说。飞机的运动可以描述成两类,一是质心(指物质系统上被认为质量集中于此的一个假想点)的移动,也称为线运动,相关联的导航参数有飞行速度、位置等;另一类是飞机绕质心的转动,也称为角运动,相应的导航参数有飞机的姿态角和航向角等。惯性导航,是利用陀螺仪和加速度计这两种惯性器件,去分别测出飞机相对于惯性空间的角运动信息和线运动信息,并在给定初始条件下,由计算机推算出飞机的姿态、航向、速度、位置等导航参数的自主式导航方法。牛顿力学定律是惯性导航的理论基础。
(三)惯性导航的由来
现代比较常见的几种导航技术,包括天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航等等,其中,只有惯性导航是自主的,既不向外界辐射东西,也不用看天空中的恒星或接收外部的信号,它的隐蔽性是最好的。惯性导航,并不像大家所认为的那样“不靠谱”,像国家的很多战略、战术武器,再如洲际飞行的民航飞机等,都必须依赖惯性导航系统或者惯导系统和其他类型的导航系统的组合。它的造价也比较昂贵,像一台导航级(即1小时误差1海里)的惯导系统,至少要几十万,而这种精度的导航系统已足够配备在波音747这样的飞机上了。现在,随着mems(微电子机械系统)惯性器件技术的进步,商业级、消费品级的惯性导航才逐渐走进寻常百姓家。看来,惯性导航是非常靠谱的技术。
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惯性导航系统动基座和静基座的具体定义是什么?
静基座一般指理想情况,速度为零,姿态不变,位置也不变,一般用于仿真和可近似为静基座的情况;动基座包括晃动(或摇摆)基座和动基座,前者是在静基座的基础上根据载体实际情况确定的,如船停在码头,虽然位置不变但免不了受海浪的冲击而摇摆,又如车辆停在原地但发动机运转着,此时有晃动,等等。而动基座则是真正的载体运动。
捷联式惯性导航系统是什么?
捷联惯导系统(SINS)是在平台式惯导系统之上发展来的,它是一种无框架系统,是由三个速率陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成。捷联惯导系统的陀螺和加速度计直接固连在载体上作为测量标准,它跟平台式惯导系统区别就在于不再由机电平台,而是在计算机内建立一个数学平台,其飞行器姿态数据通过计算机得到。
(1)捷联式惯性导航系统 在工作时不依赖外界信息,也不向外界辐射能量,不易受到破坏,是一种无框架自主式导航系统。
(2)省去了机械平台,陀螺仪和加速度计直接安装在飞行器上,使系统体积小、重量轻、成本低、维护起来也比较方便。但陀螺仪和加速度计直接承受飞行器的振动、冲击和角运动,因而会产生附加的动态误差。这对陀螺仪和加速度计就有更高的要求。
(3)仪器测出信号后,要通过计算机的计算,才能得出所需要的导航参数。这种系统需要进行坐标变换,而且必须进行实时计算,因而要求计算机具有很高的运算速度和较大的容量。
针对惯性导航系统成本较高精度低无法广泛使用,Yach正在设计一种新型的自主式惯性导航系统,采用DSP作为导航解算和控制的核心处理器.导航解算算法利用四元 数理论进行编写,进而确定载体的速度、位置和姿态。使捷联式惯导的成本降低、精度更加准确,希望捷联式惯性导航能更快的出现在市场上,更多捷联式惯导的内容,雅驰实业!