慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)是一種自主式推算導(dǎo)航技術(shù),不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量,因此具有隱蔽性好、不受外界電磁干擾影響等獨特優(yōu)勢。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是利用慣性傳感器(IMU)測量載體的比力及角速度信息,結(jié)合給定的初始條件,與GNSS等系統(tǒng)的信息融合,從而進(jìn)行實時推算速度、位置、姿態(tài)等參數(shù)的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航技術(shù)是決定載體運行品質(zhì)、運行安全、運行控制的關(guān)鍵關(guān)鍵技術(shù)。在自動駕駛領(lǐng)域,仍是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用一片亟待開發(fā)的藍(lán)海市場,具有廣闊的市場空間。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)經(jīng)歷了平臺式導(dǎo)航系統(tǒng)、捷聯(lián)式導(dǎo)航系統(tǒng)及組合導(dǎo)航系統(tǒng)三個歷程。西北車道級慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在船艦導(dǎo)航、陸地導(dǎo)航、航空導(dǎo)航、航天導(dǎo)航四大導(dǎo)航領(lǐng)域中均有應(yīng)用,因此可是說是全方面覆蓋的導(dǎo)航。在船艦導(dǎo)航中,主要應(yīng)用是船舶導(dǎo)航系統(tǒng),主要測量的船舶的航行角,確保行駛在正確的航線上。陸地導(dǎo)航則是裝載在私家車上,結(jié)合GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)為汽車行駛導(dǎo)航。航空導(dǎo)航主要是用于飛機導(dǎo)航。因為空中缺乏參照物,因此飛機的航線主要是依據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)來確定的,并且精度的要求較高。航天導(dǎo)航則是裝載在衛(wèi)星、宇宙飛船等航天器上,這類慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度要求更高,且更加穩(wěn)定。江蘇慣性導(dǎo)航系統(tǒng)多少錢慣性導(dǎo)航既不受外界干擾影響,也不向外輻射能力,更不用借助其他外部設(shè)備。
慣性導(dǎo)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(xué)(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(dǎo)航系統(tǒng)。根據(jù)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的力學(xué)編排實現(xiàn)形式又可以分為:平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。平臺式慣性導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)航平臺上,以平臺坐標(biāo)系為基準(zhǔn),測量運載體運動參數(shù)。平臺式慣性導(dǎo)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。
慣性導(dǎo)航的目的是實現(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。那么慣性是如何實現(xiàn)的呢?慣性導(dǎo)航工作的關(guān)鍵原理是:它從過去自身的運動軌跡推算出自己目前的方位。其工作技術(shù)原理不外乎就是以下三條基本公式:距離=速度×?xí)r間,速度=加速度×?xí)r間,角度=角速度×?xí)r間。首先,檢測(或設(shè)定好)初始信息,包括初始位置、初始朝向、初始姿態(tài)等。然后,用IMU時刻檢測物體運動的變化信息。其中,加速度計測量加速度,利用原理a=F/M,測量物體的線加速度,然后乘以時間得到速度,再乘以時間就得到位移,從而確定物體的位置;而陀螺儀則測量物體的角速率,以物體的初始方位作為初始條件,對角速率進(jìn)行積分,進(jìn)而時刻得到物體當(dāng)前方向;還有電子羅盤,能在水平位置確認(rèn)物體朝向。這3個傳感器可相互校正,得到較為準(zhǔn)確的姿態(tài)參數(shù)。慣性導(dǎo)航具有哪些優(yōu)勢?
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種自主式的導(dǎo)航方法,它完全依靠載體上的設(shè)備自主地確定載體的航向、位置、姿態(tài)和速度等導(dǎo)航參數(shù),而不需要借助外界任何的光、電、磁等信息。慣性導(dǎo)航是一門涉及精密機械、計算機技術(shù)、微電子、光學(xué)、自動控制、材料等多種學(xué)科和領(lǐng)域的綜合技術(shù)。其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、角加速度,將它對時間進(jìn)行一次積分,求得運動載體的速度、角速度,之后進(jìn)行二次積分求得運動載體的位置信息,然后將其變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系,得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置信息等。目前,慣性導(dǎo)航分為兩大類:平臺式慣導(dǎo)和捷聯(lián)式慣導(dǎo)。西北車道級慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的注意事項是什么?西北車道級慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
加速度計是慣性導(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,只要兩個加速度計就可以完成以上任務(wù),否則是應(yīng)該有三個加速度計。加速度計的分類: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,擺式加速度計包括擺式積分加速度計、液浮擺式加速度計和撓性擺式加速度計,非擺式加速度計包括振梁加速度計和靜電加速度計;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)。西北車道級慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
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