慣性導航工作原理及系統(tǒng)分類

慣性導航系統(tǒng)(INS)是一種自主式的導航設備，能連續(xù)、實時地提供載體位置、姿態(tài)、速度等信息;特點是不依賴外界信息，不受氣候條件和外部各種干擾因素。

慣性導航及控制系統(tǒng)最初主要為航空航天、地面及海上軍事用戶所應用， 是現(xiàn)代國防系統(tǒng)的核心技術產(chǎn)品，被廣泛應用于飛機、導彈、艦船、潛艇、坦克 等國防領域。隨著成本的降低和需求的增長，慣性導航技術已擴展到大地測量、 資源勘測、地球物理測量、海洋探測、鐵路、隧道等商用領域，甚至在機器人、攝像機、兒童玩具中也被廣泛應用。

不同領域使用慣性傳感器的目的、方法大致相同，但對器件性能要求的側 重各不相同。從精度方面來看，航天與航海領域?qū)纫蟾?，其連續(xù)工作時間 也長;從系統(tǒng)壽命來看，衛(wèi)星、空間站等航天器要求最高，因其發(fā)射升空后不可 更換或維修;制導武器對系統(tǒng)壽命要求最短，但可能須要滿足長時間戰(zhàn)備的要求 。涉及到軍事應用等領域，對可靠性要求較高。

慣性導航 的工作原理

慣性導航系統(tǒng)是一種自主式的導航方法，它完全依靠載體上的設備自主地 確定載體的航向、位置、姿態(tài)和速度等導航參數(shù)，而不需要借助外界任何的光、 電、磁等信息。

慣性導航是一門涉及精密機械、計算機技術、微電子、光學、自動控制、材料等多種學科和領域的綜合技術。其基本工作原理是以牛頓力學定律為 基礎，通過測量載體在慣性參考系的加速度、角加速度，將它對時間進行一次積 分，求得運動載體的速度、角速度，之后進行二次積分求得運動載體的位置信息 ，然后將其變換到導航坐標系，得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置信息等。 百度搜索“樂晴智庫”，獲得更多行業(yè)深度研究報告

慣性導航系統(tǒng)分類

慣性導航系統(tǒng)根據(jù)陀螺儀的不同，可分為機電(包含液浮、氣浮、靜電、 撓性等種類)陀螺儀、光學(包含激光、光纖等種類) 陀螺儀、微機械(MEMS)陀螺儀等類型的慣性導航系統(tǒng)。

根據(jù)慣性導航系統(tǒng) 的力學編排實現(xiàn)形式又可以分為 :平臺式慣性導航系統(tǒng)和 捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)。

平臺式慣性導航系統(tǒng)是將陀螺儀和加速度等慣性元件通過萬向支架角運動 隔離系統(tǒng)與運動載物固聯(lián)的慣性導航系統(tǒng)。，其慣性測量裝臵(加速度計和陀螺儀)安裝在機電導航平臺上，以平臺坐標系為基準，測量運載體運動參數(shù)。平臺式 慣性導航系統(tǒng)通過框架伺服系統(tǒng)隔離了載體的角運動，因此可以獲得較高的系統(tǒng)精度。

目前，平臺慣導系統(tǒng)已經(jīng)達到了很高的水平，但是其造價、維修費用十分 昂貴，而且其采用了框架伺服系統(tǒng)，相對可靠性將會下降。捷聯(lián)式慣性導航技術是 20世紀 60 年代發(fā)展起來的，將慣性測量裝臵直接安裝在載體而非機電平臺上，以數(shù)學平臺代替機電式導航平臺的導航技術，捷聯(lián)系統(tǒng)慣性測量裝臵便于安裝 、維修和更換，體積小，是慣性導航技術的一個重要發(fā)展方向。但是，捷聯(lián)系統(tǒng) 由于把慣性測量裝臵直接固定在載體上，導致慣性測量裝臵工作環(huán)境惡化，降低 了系統(tǒng)的應用精度。lw