惯性导航的原理

2022-09-29 21:43 点击:185 编辑:邮轮网

惯性导航是综合了机电、光学、数学、力学、控制及计算机等学科的尖端技术。惯性是指惯性器件即陀螺仪和加速计,其中陀螺仪用来测量运载体的角速度,加速计用来测量运载体的加速度。导航是指确定运载体的位置、航向及姿态。惯性导航系统是指将敏感器件如陀螺仪和加速计数据视为导航参数的解算系统,该系统根据陀螺的输出建立起导航坐标系,根据加速计输出解算出运载体的速度和位置。
这些都是理论的一些知识,有些公司就基于以上理论开发出了一些产品。国外的代表公司有Honeywell、SEER Technology,定位精度基本上为2%-5%,也就是说用户行走1km,位置误差为20米,这是无法满足实际应用需求的,会延误逃生、救援等和位置精度密切相关的应急任务。国内也有几家公司在做,如微迈森,湖南格纳微科技等。目前做得好的定位精度达到了0.3%,相当于走1公里误差不到3米,可以适应<15km/h的走路、小跑、侧移、后退等任意步行姿态,基本可以满足实际应用需求了。

何为惯性导航系统 其核心设备有哪些 有哪些优缺点

惯性导航系统(INS,以下简称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面,还可以在水下。惯导的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,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。

应用高精度的陀螺仪和加速度计等惯性敏感器件测量运动载体的加速度,再经过计算机解算出运动载体的加速度、位置、姿态和航向等导航参数的自主式导航系统。

核心器件:加速度计、陀螺仪
优点:不依赖外界参数,自主导航。一般会配合GPS卫星导航使用。
缺点:若达到一定高精度,那么价格会比较高昂。
可能还有很多,我也是现学现卖呵呵。

你知道什么是惯性导航系统吗?

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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