文章摘要: 慣性導航是依據(jù)牛頓慣性原理,利用慣性元件(加速度計)來測量運載體本身的加速度,經(jīng)過積分和運算得到速度和位置,從而達到對運載體導航定位的目的。目前,慣性導航可分為兩大類:平臺式慣性導航和捷聯(lián)式慣性導航。它們的主要區(qū)別在于,前者有實體的物理平臺
慣性導航是依據(jù)牛頓慣性原理,利用慣性元件(加速度計)來測量運載體本身的加速度,經(jīng)過積分和運算得到速度和位置,從而達到對運載體導航定位的目的。
目前,慣性導航可分為兩大類:平臺式慣性導航和捷聯(lián)式慣性導航。它們的主要區(qū)別在于,前者有實體的物理平臺,陀螺加速度計置于由陀螺穩(wěn)定的平臺上,該平臺跟蹤導航坐標系,以實現(xiàn)速度和位置解算,姿態(tài)數(shù)據(jù)直接取自于平臺的環(huán)架;在捷聯(lián)式慣性導航中,陀螺和加速度計直接固連在載體上。慣性平臺的功能由計算機完成,故有時也稱作“數(shù)學平臺”,它的姿態(tài)數(shù)據(jù)是通過計算得到的。慣導有固定的漂移率,這樣會造成物體運動的偏差,因此長射程的武器通常會采用指令、GPS等對慣性導航進行定時修正,以獲取持續(xù)準確的位置參數(shù)。比如中距空空彈中段采用捷聯(lián)式慣導+指令修正,JDAM采用自主式的衛(wèi)星定位/慣性導航組合(GPS/INS),戰(zhàn)斧也采用了GPS/INS+地形匹配的技術,多數(shù)運載火箭采用平臺式慣導等。
慣性導航系統(tǒng)的機制目前已經(jīng)發(fā)展出撓性慣導、光纖慣導、激光慣導、微固態(tài)慣性儀表等多種方式,根據(jù)環(huán)境和精度要求的不同,廣泛的應用在航空、航天、航海和陸地機動的各個方面。
從原理上來說,慣性導航系統(tǒng)通常由慣性測量裝置、計算機、控制顯示器等組成。慣性測量裝置包括加速度計和陀螺儀,又稱慣性導航組合。3個自由度陀螺儀用來測量飛行器的3個轉動運動;3個加速度計用來測量飛行器的3個平移運動的加速度。計算機根據(jù)測得的加速度信號計算出飛行器的速度和位置數(shù)據(jù)??刂骑@示器顯示各種導航參數(shù)。按照慣性導航組合在飛行器上的安裝方式,分為平臺式慣性導航系統(tǒng)(慣性導航組合安裝在慣性平臺的臺體上)和捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)(慣性導航組合直接安裝在飛行器上);后者省去平臺,所以結構簡單、體積小、維護方便,但儀表工作條件不佳 (影響精度),計算工作量大。
優(yōu)點
(1)由于它是不依賴于任何外部信息,也不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng),故隱蔽性好且不受外界電磁干擾的影響;
(2)可全天全球、全時間地工作于空中地球表層乃至水下;
(3)能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù),所產生的導航信息連續(xù)性好而且噪音低;
(4)數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。
慣性導航的原理和優(yōu)點
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