惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、不易受到干扰的自主式导航系统。惯导通过测量载体在惯性参考系的加速度,自动进行积分运算,获得载体的瞬时速度和瞬时位置数据,且把它变换到导航坐标系中,从而得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。其优势在于给定了初始条件后,不需要外部参照就可确定当前位置、方向及速度。适用于各种复杂地理环境和外界干扰下的精确定位和定向,且能不断测量位置的变化,精确保持动态姿态基准。随着经济建设对科学技术需要的提高,以及人们对惯性技术了解的不断普及和深入,惯性导航模块技术的应用领域已逐步发展到了民用,从导航/制导扩展到稳定/控制,并正在努力开发具有市场竞争力的新技术和新产品。惯性导航在自动驾驶定位系统中具有不可替代性。山东惯性导航系统单元
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)。山东惯性导航系统单元惯性导航在现在应用较多的是把惯性导航和GPS、北斗卫星导航结合在一起,做成组合导航来使用。
惯性导航,是利用陀螺仪和加速度传感器这两种惯性传感器元件,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。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,它的隐蔽性是比较好的。
惯性导航在自动驾驶定位系统中具有不可替代性。惯导具有输出信息不间断、不受外界干扰等独特优势,可保证在任何时刻以高频次输出车辆运动参数,为决策中心提供连续的车辆位置、姿态信息,这是任何传感器都无法比拟的。惯性导航系统是可以输出完备的六自由度数据的设备,惯导能够计算x,y,z三个维度的平动量(位置、速度、加速度)和转动量(角度、角速度),并可以通过观测模型,推测其他传感器状态的测量值,再用预测值和测量值的差用于加权滤波。若要获得实时的姿态角、方位角、速度和位置,惯导是比较好的选择。无人机惯性导航系统具有使用成本低,机动灵活,载荷多样性,用途普遍,操作简单,安全可靠等优点。
惯性导航系统通过对陀螺仪测量的角速度进行积分运算和坐标变换,计算车体的姿态角(横滚、俯仰角)和方位角。根据姿态角可以计算出重力加速度在各个坐标轴上的分量,加速度计测量得的各轴加速度,减去重力加速度分量后积分,得到速度和位置。惯导计算得到的状态,用于预测车辆当前的位置,再和卫星定位接收机得到的位置(或观测数据)进行比较。比较的偏差包含了惯导的推算误差和卫星接收机的定位误差,通过数据融合算法进行加权后,用于修正惯导的预测,让惯导的预测越来越准确。GPS卫星导航,只能给出位置,方向,速度信息,但是惯导同时还能提供姿态和航向信息。山东惯性导航系统单元
惯性导航系统通常由惯性测量装备、计算机、显示器等组成。山东惯性导航系统单元
惯性导航系统属于推算导航方式,即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置,因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系,使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中,并给出航向和姿态角;加速度计用来测量运动体的加速度,经过对时间的一次积分得到速度,速度再经过对时间的一次积分即可得到位移。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,它的隐蔽性是比较好的。山东惯性导航系统单元
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