慣性導(dǎo)航原理基于牛頓的慣性定律,所以慣性導(dǎo)航可以理解是利用加速度計(jì)測量出物體的加速度,然后乘以時(shí)間得到速度,然后再乘以時(shí)間就得到位移,從而確定物體的位置。另一方面,用陀螺儀測量物體的角速度,然后乘以時(shí)間得到角度,從而確定物體的朝向。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有著以下優(yōu)點(diǎn):1、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);2、全天候,慣導(dǎo)系統(tǒng)不需要特定的時(shí)間或者地理因素,隨時(shí)隨地都可以運(yùn)行;3、提供的參數(shù)多,比如GNSS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(shí)還能提供姿態(tài)和航向信息;4、導(dǎo)航信息更新速率高,目前常見的GNSS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)航具有哪些優(yōu)勢?M8L慣性導(dǎo)航算法
慣性測量裝置,包括加速度計(jì)和陀螺儀,又稱慣性導(dǎo)航組合。前者是測量物體的加速度,后者又被叫做角速度傳感器,是測量角速度的。利用這些裝置的參數(shù),計(jì)算并導(dǎo)航看起來似乎很簡單,但是由于采樣頻率一般很高(一秒內(nèi)幾十甚至幾百次),所以累加起來誤差很容易擴(kuò)大,所以長時(shí)間的導(dǎo)航仍然有很大的困難。在失去位置的時(shí)候,導(dǎo)航軟件知道速度、車輛的位置、行駛路線等信息。結(jié)合加速度傳感器提供的加速度,可以根據(jù)二次積分的方式計(jì)算出加速度產(chǎn)生的位移,然后根據(jù)初始速度計(jì)算出速度產(chǎn)生的位移,進(jìn)而推算出車輛新的位置。這樣,在沒有GNSS 情信號的況下仍然可以繼續(xù)導(dǎo)航。武漢慣性導(dǎo)航系統(tǒng)生產(chǎn)商慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具備極高的抗干擾性和隱蔽性。
慣性導(dǎo)航(INS)是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ),利用慣性測量單元(IMU)測量載體的加速度及角速度信息,結(jié)合給定的初始運(yùn)動(dòng)條件,從而實(shí)時(shí)推算速度、位置、姿態(tài)等參數(shù)的導(dǎo)航設(shè)備。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有望憑借其自主性成為自動(dòng)駕駛高精度定位中必不可少的關(guān)鍵部件。慣性導(dǎo)航應(yīng)用:慣性導(dǎo)航在現(xiàn)在應(yīng)用較多的是把慣性導(dǎo)航和GPS、北斗衛(wèi)星等導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合在一起,做成組合導(dǎo)航來使用。比如GPS/北斗+慣性導(dǎo)航一體車載組合導(dǎo)航系統(tǒng)。這樣,在外界比較開放的環(huán)境中,可以使用GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航和定位;在樹蔭下、高樓群、高架橋、山間隧道、地下停車場等衛(wèi)星信號較弱甚至消失的場合,可以自動(dòng)切換至慣性導(dǎo)航來提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航和定位信息。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于一種推算導(dǎo)航方式。即從一已知點(diǎn)的位置根據(jù)連續(xù)測得的運(yùn)載體航向角和速度推算出其下一點(diǎn)的位置。因而可連續(xù)測出運(yùn)動(dòng)體的當(dāng)前位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的陀螺儀用來形成一個(gè)導(dǎo)航坐標(biāo)系使加速度計(jì)的測量軸穩(wěn)定在該坐標(biāo)系中并給出航向和姿態(tài)角;加速度計(jì)用來測量運(yùn)動(dòng)體的加速度經(jīng)過對時(shí)間的一次積分得到速度,速度再經(jīng)過對時(shí)間的一次積分即可得到距離。推算導(dǎo)航的優(yōu)點(diǎn):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、可全天候、全球、全時(shí)間的工作于空中地球表面乃至水下。無人機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具有使用成本低,機(jī)動(dòng)靈活,載荷多樣性,用途普遍,操作簡單,安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵元件之一。依靠它對比力的測量,完成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)確定載體的位置、速度以及產(chǎn)生跟蹤信號的任務(wù)。載體加速度的測量必須十分準(zhǔn)確地進(jìn)行,而且是在由陀螺穩(wěn)定的參考坐標(biāo)系中進(jìn)行。在不需要進(jìn)行高度控制的慣導(dǎo)系統(tǒng)中,只要兩個(gè)加速度計(jì)就可以完成以上任務(wù),否則是應(yīng)該有三個(gè)加速度計(jì)。加速度計(jì)的分類:按照輸入與輸出的關(guān)系可分為普通型、積分性和二次積分型;按物理原理可分為擺式和非擺式,擺式加速度計(jì)包括擺式積分加速度計(jì)、液浮擺式加速度計(jì)和撓性擺式加速度計(jì),非擺式加速度計(jì)包括振梁加速度計(jì)和靜電加速度計(jì);按測量的自由度可分為單軸、雙軸、三軸;按測量精度可分為高精度(優(yōu)于10?4m/s2)、中精度(10-2m/s2–10-3m/s2)和低精度(低于0.1m/s2)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有望憑借其自主性成為自動(dòng)駕駛高精度定位中必不可少的關(guān)鍵部件。車道級慣性導(dǎo)航INS元件
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于一種推算導(dǎo)航方式。M8L慣性導(dǎo)航算法
慣性導(dǎo)航主要的應(yīng)用:慣性導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)較早起步于航天、航空、制導(dǎo)武器、艦船、戰(zhàn)機(jī)等領(lǐng)域,隨著電子技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)價(jià)值的挖掘,慣性導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到車輛導(dǎo)航、軌道交通、隧道、消防定位、室內(nèi)定位等民用領(lǐng)域,甚至在無人機(jī)、自動(dòng)駕駛、便攜式定位終端(如智能手機(jī)、兒童/老人定位追蹤器等)中也被普遍應(yīng)用。慣導(dǎo)系統(tǒng)為運(yùn)動(dòng)載體提供位置、速度、姿態(tài)(航向角、俯仰角、橫滾角)等信息,不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)T性元器件性能和慣導(dǎo)精度的要求各不相同。M8L慣性導(dǎo)航算法
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