慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種利用牛頓定律來對通過陀螺儀測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算與積分的相關(guān)推導(dǎo),來得出物體的位置信息或者其他角度與狀態(tài)信息的導(dǎo)航技術(shù)。它的元件主要是陀螺儀與加速度測量工具。如何對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)分類?基本上慣性導(dǎo)航系統(tǒng)主要是分為兩類,一種是將導(dǎo)航系統(tǒng)裝載在載體內(nèi)部,不受外界影響,隨時準(zhǔn)確的測量物體的實(shí)時狀態(tài),并對其進(jìn)行定位及預(yù)測之類的處理,這樣的是捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。還有一種是基于平臺的,它利用穩(wěn)定的平臺與機(jī)構(gòu),對物體進(jìn)行相關(guān)處理。兩者比較的話,顯然是捷聯(lián)具有更多的優(yōu)點(diǎn),節(jié)省了大量的平臺與控制結(jié)構(gòu)的操作,并且減少了外界的影響,重要的是提高了測量準(zhǔn)確度。慣導(dǎo)具有輸出信息不間斷、不受外界干擾等獨(dú)特優(yōu)勢。西北慣性導(dǎo)航INS價位
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種不依賴于外部信息、不易受到干擾的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。慣導(dǎo)通過測量載體在慣性參考系的加速度,自動進(jìn)行積分運(yùn)算,獲得載體的瞬時速度和瞬時位置數(shù)據(jù),且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中,從而得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。其優(yōu)勢在于給定了初始條件后,不需要外部參照就可確定當(dāng)前位置、方向及速度。適用于各種復(fù)雜地理環(huán)境和外界干擾下的精確定位和定向,且能不斷測量位置的變化,精確保持動態(tài)姿態(tài)基準(zhǔn)。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)對科學(xué)技術(shù)需要的提高,以及人們對慣性技術(shù)了解的不斷普及和深入,慣性導(dǎo)航模塊技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已逐步發(fā)展到了民用,從導(dǎo)航/制導(dǎo)擴(kuò)展到穩(wěn)定/控制,并正在努力開發(fā)具有市場競爭力的新技術(shù)和新產(chǎn)品。河南車載領(lǐng)域慣性導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于一種推算導(dǎo)航方式。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是以陀螺和加速度計(jì)為敏感器件的導(dǎo)航參數(shù)解算系統(tǒng),該系統(tǒng)根據(jù)陀螺的輸出建立導(dǎo)航坐標(biāo)系,根據(jù)加速度計(jì)輸出解算出運(yùn)載體在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度和位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng),是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。其工作環(huán)境不但包括空中、地面,還可以在水下。慣性導(dǎo)航的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ),通過測量載體在慣性參考系的加速度,將它對時間進(jìn)行積分,且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中,就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)是什么?1、完全依靠運(yùn)動載體自主地完成導(dǎo)航任務(wù),不依賴于任何外部輸入信息,也不向外輸出信息的自主式系統(tǒng),所以具備極高的抗干擾性和隱蔽性;2、不受氣象條件限制,可全天候、全天時、全地理的工作。慣導(dǎo)系統(tǒng)不需要特定的時間或者地理因素,隨時隨地都可以運(yùn)行;3、提供的參數(shù)多,比如GPS衛(wèi)星導(dǎo)航,只能給出位置,方向,速度信息,但是慣導(dǎo)同時還能提供姿態(tài)和航向信息;4、導(dǎo)航信息更新速率高,短期精度和穩(wěn)定性好。目前常見的GPS更新速率為每秒1次,但是慣導(dǎo)可以達(dá)到每秒幾百次更新甚至更高。慣性導(dǎo)航的目的是實(shí)現(xiàn)自主式導(dǎo)航,即不依賴外界信息,包括衛(wèi)星信號、北極指引等。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)由陀螺儀和加速度計(jì)組成,通過測量加速度和角速度獲取定位信息,是目前容易獲得且精度夠用的運(yùn)動傳感器。系統(tǒng)包括加工工藝、傳感器校準(zhǔn)、軟硬件的深度結(jié)合、系統(tǒng)集成后傳感器衰退情況、環(huán)境適應(yīng)性、車上安裝誤差補(bǔ)償度、汽車行業(yè)體系認(rèn)證等。對于慣性器件本身,衡量其優(yōu)劣的技術(shù)指標(biāo)有零偏不穩(wěn)定性,隨機(jī)游走,艾倫方差等。慣性導(dǎo)航發(fā)展已有百年歷史,早期的角速度測量使用機(jī)械陀螺,利用陀螺的進(jìn)動效應(yīng),形成角度姿態(tài)的測量儀器,它與角速度成比例關(guān)系。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,人類測量角速度的工具越來越多,如動力協(xié)調(diào)陀螺、靜電陀螺、光纖陀螺、激光陀螺等。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)隱蔽性好,因?yàn)樗幌蛲獍l(fā)射信號,也不接收外部信號,所以不容易被發(fā)現(xiàn)。浙江國內(nèi)慣性導(dǎo)航INS
無人機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具有使用成本低,機(jī)動靈活,載荷多樣性,用途普遍,操作簡單,安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。西北慣性導(dǎo)航INS價位
慣性導(dǎo)航的數(shù)據(jù)更新頻率更高,可以提供高頻率的定位結(jié)果輸出。攝像頭的幀率一般是30Hz,時間不確定性為33ms;GNSS延遲一般是100-200ms;而慣導(dǎo)預(yù)測狀態(tài)的延遲只有幾ms,因此可以用慣導(dǎo)估算并補(bǔ)償其他傳感器的延遲,實(shí)現(xiàn)全局同步。在車輛行駛的時候,GNSS的延遲是100ms,攝像頭拍攝環(huán)境目標(biāo)時,圖像實(shí)際位置和GNSS報告的位置將會出現(xiàn)不一致,假設(shè)汽車時速120km/h,100ms的延遲意味著3.3米的距離的延遲,此時地圖和目標(biāo)識別的精度再高也失去意義。而如果使用組合慣導(dǎo),位置的延遲將約為2.5ms,由此導(dǎo)致的誤差只為0.08m,更能夠保證行車的安全性。西北慣性導(dǎo)航INS價位
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