帶你走進慣性導航

2021-08-13 04:26:22 字數 1967 閱讀 8706

1、什麼是慣性導航?

利用載體上的

加速度計、陀螺儀這兩種

慣性元件

,去分別測出飛機相對於慣性空間的角運動資訊線運動資訊,並在給定初始條件下,由計算機推算出飛機的姿態、航向、速度、位置等導航引數的自主式導航方法。組成慣性導航系統的裝置都安裝在運載體內,工作時不依賴外界資訊,也不向外界輻射能量,不易受到干擾,是一種自主式導航系統。

2、首先簡單給大家介紹一下慣性導航原理

導航解決的其實就是從哪兒來到哪兒去的問題。對此我們總是能想到指南針。

但是有乙個經典的笑話,說乙個人帶著指南針迷路了:「我知道北在哪兒,可是我在哪兒啊?」

所以要完成導航,需要知道我在哪兒,還有北在哪兒,如果有目的地的話,還得知道目的地在哪兒,從而告訴使用者,通往目的地的道路。其中,【我在哪兒】是非常重要的。

地上鋪了方磚,你知道自己一開始在哪塊磚上,然後向左三步,往前五步,向左轉,再往後退四步,向後轉,再往左走兩步,等等,每一步都是一塊磚的長度。把這些告訴乙個沒在房間裡的人,他在紙上畫畫,不看你也知道你現在應該在哪塊磚上,朝向**。

慣性導航的原理差不多就是這樣。

3、你知道自己的初始位置,知道自己的初始朝向(姿態),知道自己每一時刻如何改變了朝向,知道自己每一時刻相對朝向是怎樣走的,把這些加一起不停地推,走一步推一步,在不考慮各種誤差時,得出的結果就應該正好是你現在的朝向和位置。

但是要怎麼知道自己的方向和位置是怎麼改變的呢?不同的導航系統用不同的感測器,有不同的方法,比如里程計用車輛上輪子轉的週數,都卜勒計程儀像蝙蝠一樣往水底發射聲波……而慣性導航之所以叫【慣性】導航,就是因為使用的是【慣性器件】,也就是加速度計和陀螺儀。加速度計測量加速度,利用的原理是 a=f/m,測量物體的「慣性力」

陀螺儀測量角速度。

如果把乙個陀螺立在桌上,輕輕一推它的軸的上部,它會倒下;但如果把陀螺轉起來以後再立在桌上,再這樣推一下,它就會搖搖晃晃地豎著向前走去,好像有什麼力量阻止陀螺倒下去一樣。

同樣的原理也能解釋為什麼自行車一旦騎起來就不像慢速前進或者原地站著那樣容易倒下。

4、這樣我們就有了基礎的陀螺儀和加速度計,也知道了初始位置,我們可以放心的拿過來它們的資料然後積分再積分推位獲取位置了吧?但是等下,慣性器件為什麼叫慣性器件呢,就是因為它輸出的是相對慣性空間的資料,

在地球上,可以大概認為它輸出的是相對宇宙的資料。這是個什麼概念呢?——別忘了,地球是圓的,而且還是在自轉的!

5、我們導航的時候,需要的是相對東向、北向、天向的資料。

這很好理解,如果不這樣做而是直接使用相對宇宙的資料,看導航輸出,你站在這裡不動,十二小時以後導航儀告訴你,你現在大頭朝「下」(其實依照你站的緯度不同,還不一定是大頭朝下),會讓使用者感覺混亂。

而位移上,相對宇宙的位移資料會忠實體現出地球的自轉,那真是坐地日行八萬里。而你想知道的只是你往東走了多少又往北走了多少目前北在**下在**接下來該怎麼走而已。

此外,實際上,加速度感測器不能區分加速度和萬有引力。做慣性導航計算的時候還要把萬有引力的干擾補償掉

所以我們需要把慣性系的資料轉化成導航系(一般是地理系也就是東北天)資料也就是要減去地球自轉,和你在地球上經緯度變化所帶來的角度變化。這個過程,在平台式慣導中是由乙個始終跟蹤所在位置東北天的物理平台實現的,在捷聯式慣導中是由一系列公式和推算實現的。

捷聯慣性導航 導航基礎

什麼是慣性導航?我的理解是在慣性空間下進行導航。什麼是慣性空間?慣性空間是該空間中存在乙個固定不動的點,既不運動,也不旋轉。可想而知,慣性空間是我們假想的,任何東西都不可能絕對靜止。但是在工程上誤差允許的範圍內,我們可以認為某點不動,而我們目前慣性導航都是基於地球是靜止的基礎上進行導航的。因此我們首...

慣性導航系統

慣性導航系統 ins,以下簡稱慣導 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係的加速度,將它對時間進行積分,且把它變換到導航座標系中,就能夠得到在導航座標系中的速度 偏航角和位置等資訊。慣性導航系統是以陀螺和加速度計為敏感器件的導航引數解算系統,該系統根據陀螺的輸出建立導航座標系,...

慣性導航原理簡介

慣性導航的工作原理 慣性導航的目的是實現自主式導航,即不依賴外界資訊,包括衛星訊號 北極指引等。那麼慣性是如何實現的呢?1.首先,檢測 或設定好 初始資訊,包括初始位置 初始朝向 初始姿態等。2.用imu inertial measurement unit 時刻檢測物體運動的變化資訊。其中,加速度計...