工作原理是利用陀螺仪和加速度计测量载体在惯性参考系下的角速度和加速度,并对时间进行积分、运算得到速度和相对位置(陀螺仪用以获取运动体的角速度并测量其角度变化,加速度计的作用是获取运动体的线性加速度并测量其速度变化)并将其变换到导航坐标系中,结合最初的位置信息,得出载体现在所处的位置。
惯性导航具有强自主性,不依赖于任何外部信息、不向外部辐射能量,是一种自主式导航设备。
惯性导航(Inertial Navigation System,INS)是基于牛顿力学定律,根据惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,简称 IMU)测量载体的比力及角速度信息,并利用给定的初始运动条件,融合全球导航卫星系统(GNSS)等系统,实时推算相关参数如速度、位置、姿态等的导航设备。
利用惯性导航的惯性导航系统能够装备在飞机、船舶、汽车、无人机等运载体中,从而实现导航定位,系统通过连续测得运载体角速度和线速度并进行积分运算即可连续、实时预测运载体的当前位置。
一)惯性导航定义利用惯性元件(加速度计)来测量运载体本身的加速度,经过积分和运算得到速度和位置,从而达到对运载体导航定位的目的。惯性导航的组成设备都安装在运载体内,工作时不依赖外界信息,也不向外界辐射能量,不易受到干扰是一种自主式导航系统。(二)牛顿力学和惯性导航的关系什么是惯性导航呢?简单的说,惯性导航就是在载体中利用惯性元件,引用惯性力,应用在惯性中才成立的牛顿定律,提取载体相对于惯性空间加速信息,再出导航计算机利用提取的加速度信息,经过处理输出载体的位置、速度、姿态、航向等参数的过程。我们拿空中的运动体比如飞机来说。飞机的运动可以描述成两类,一是质心(指物质系统上被认为质量集中于此的一个假想点)的移动,也称为线运动,相关联的导航参数有飞行速度、位置等;另一类是飞机绕质心的转动,也称为角运动,相应的导航参数有飞机的姿态角和航向角等。惯性导航,是利用陀螺仪和加速度计这两种惯性器件,去分别测出飞机相对于惯性空间的角运动信息和线运动信息,并在给定初始条件下,由计算机推算出飞机的姿态、航向、速度、位置等导航参数的自主式导航方法。牛顿力学定律是惯性导航的理论基础。(三)惯性导航的由来现代比较常见的几种导航技术,包括天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航等等,其中,只有惯性导航是自主的,既不向外界辐射东西,也不用看天空中的恒星或接收外部的信号,它的隐蔽性是最好的。惯性导航,并不像大家所认为的那样“不靠谱”,像国家的很多战略、战术武器,再如洲际飞行的民航飞机等,都必须依赖惯性导航系统或者惯导系统和其他类型的导航系统的组合。它的造价也比较昂贵,像一台导航级(即1小时误差1海里)的惯导系统,至少要几十万,而这种精度的导航系统已足够配备在波音747这样的飞机上了。现在,随着mems(微电子机械系统)惯性器件技术的进步,商业级、消费品级的惯性导航才逐渐走进寻常百姓家。看来,惯性导航是非常靠谱的技术。想要更多的了解惯性导航的信息,雅驰实业随时为您解答疑惑!
【惯性导航】的意思是什么?【惯性导航】是什么意思?
【惯性导航】的意思是: 通过测定飞行器或船舶的加速度,自动计算出飞行器或船舶的速度和位置的导航方法。所用设备主要有惯性测量装置、计算机和控制显示器等。这种导航既不发射也不接收电波,故不受干扰,工作隐蔽,能在不同气象条件、各种高度、任何地区使用,但导航误差随时间积累。★「惯性导航」在《汉语辞海》的解释
惯性导航是什么意思
通过测定飞行器或船舶的加速度,自动计算出飞行器或船舶的速度和位置的导航方法。所用设备主要有惯性测量装置、计算机和控制显示器等。这种导航既不发射也不接收电波,故不受干扰,工作隐蔽,能在不同气象条件、各种高度、任何地区使用,但导航误差随时间积累。
★「惯性导航」在《汉语辞海》的解释用惯性导航造句
1.等效原理在惯性导航分析中特别重要。2.航空母舰飞机惯性导航系统3.激光陀螺随机游走现象的存在,严重影响了捷联惯性导航系统的导航性能。4.捷联式惯性导航5.这个研究领域是惯性导航和陀螺稳定器技术的核心。》
惯性导航技术包括陀螺技术、加速度计技术和航位推测技术。
1、陀螺技术:
陀螺技术是利用高速旋转的陀螺提供运载体角位移或角速度的技术。
机电陀螺是高速旋转的转子,载体发生角运动时,转子绕垂直于自转轴的一根轴或两根轴发生进动,从而敏感出载体的角运动。这种装置具有极高的稳定性。根据这一原理,将陀螺作为惯性导航的基准和稳定系统。
用途:
陀螺用于测量运载体角位移(或角速度),在导航中得到广泛应用,可构成陀螺地平仪或垂直陀螺仪,测出运载体俯仰角、横向角和倾斜角并输出相应信号。
可构成航向陀螺仪,测出运载体航向角并输出相应信号;可构成角速率陀螺仪,测出运载体绕各转动轴的角速率并输出相应信号。
2、加速度计技术:
加速度计技术是测量运载体线加速度的技术。可测量出运载体的线加速度,并输出与加速度成比例的电信号,供导航计算机计算和控制运载体位置使用。加速度计按工作原理分为线位移式、摆式、压电晶体式、压阻式等加速度计。
加速度计技术分类:
按输出轴的支撑方式分为液浮、气浮、挠性、磁悬浮及静电悬浮等加速度计;按输出信号的方式分为模拟式和数军脉冲式加速度计;按敏感加速度输入轴个数分为单轴、双轴、份轴加速度计。
在航空惯性导航系统中,最常用的是液浮摆式加速度计和挠性加速度计,微机电加速度计也已开始使用
3、航位推测技术:
航位推测技术是根据已知运载体的初始位置,利用由陀螺和加速度计敏感出的运载体运动航向和加速度推算出运载体当前位置的技术。
用途:
如飞机(加速度的二次积分),推算出飞机的当前位置或到目标点的待飞时间和待飞距离等。
惯性导航基本原理是它从过去自身的运动轨迹推算出自己目前的方位。
惯性导航(inertial navigation)通过测量飞行器的加速度,并自动进行积分运算,获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内,工作时不依赖外界信息,也不向外界辐射能量,不易受到干扰,是一种自主式导航系统。
利用惯性元件(加速度计)来测量运载体本身的加速度,经过积分和运算得到速度和位置,从而达到对运载体导航定位的目的。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内,工作时不依赖外界信息,也不向外界辐射能量,不易受到干扰,是一种自主式导航系统。
惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪,又称惯性测量单元。3个自由度陀螺仪用来测量运载体的3个转动运动;3个加速度计用来测量运载体的3个平移运动的加速度。
计算机根据测得的加速度信号计算出运载体的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。
按照惯性测量单元在运载体上的安装方式,分为平台式惯性导航系统(惯性测量单元安装在惯性平台的台体上)和捷联式惯性导航系统(惯性测量单元直接安装在运载体上);后者省去平台,仪表工作条件不佳(影响精度),计算工作量大。
惯性导航系统(INS,以下简称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面,还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
RTK即差分定位(把误差分离出去),在GPS的基础上,架设一个地面基站,地面基站获取卫星定位与真实位置(由于基站固定,所以位置是绝对的)对比,计算出GPS的定位误差,实时传输到终端,并通过星际站际对观测值各项误差精度建模、估计及消除,最终实现实时厘米级、分米级精度定位。
惯导RTK就是加装了惯导系统(惯导系统有由陀螺仪+加速计两部分组成)的RTK,即RTK内置高精度IMU(Inertial Measurement Unit)惯导模块,采用卫星+惯导组合定位的方式解算,实现任意姿态测量,在60°倾角内保障2cm定位精度。
SKG123NRD(研发中)提供RTK相位差分高精度定位和惯导定位服务,实现厘米级和惯导定位。
惯性导航和卫星导航是两种不同的导航系统。惯性导航是一种自主式的导航系统,它通过惯性器件(如陀螺仪和加速度计)来测量物体的角速度和加速度信息,并据此计算物体的位置、速度和姿态等参数。惯性导航系统不依靠外部信息,因此可以全天候工作于各种环境,并且数据更新频率快、短期精度高。但是,由于惯性导航系统需要依靠陀螺仪等高精度器件,因此成本较高,且长期精度无法保证。卫星导航则是通过接收卫星信号来计算物体的位置、速度和时间等参数。目前最著名的卫星导航系统是GPS(全球定位系统)。卫星导航系统具有全球覆盖、高精度、全天候等特点,因此广泛应用于民用和军事领域。但是,卫星导航系统需要依靠卫星信号,因此在某些环境下(如室内或地下)可能无法正常工作,并且数据更新频率和短期精度受到卫星信号的限制。综上所述,惯性导航和卫星导航各有优缺点,可以根据具体应用场景来选择使用哪种导航方式。
通过测量飞行器的加速度(惯性),并自动进行积分运算,获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。组成惯性导航系统的设备都安装在飞行器内,工作时不依赖外界信息,也不向外界辐射能量,不易受到干扰,是一种自主式导航系统。1942年德国在V-2火箭上首先应用了惯性导航原理。1954年惯性导航系统在飞机上试飞成功。1958年舡鱼号潜艇依靠惯性导航在北极冰下航行21天。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪,又称惯性导航组合。3个自由度陀螺仪用来测量飞行器的3个转动运动;3个加速度计用来测量飞行器的3个平移运动的加速度。计算机根据测得的加速度信号计算出飞行器的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。按照惯性导航组合在飞行器上的安装方式,分为平台式惯性导航系统(惯性导航组合安装在惯性平台的台体上)和捷联式惯性导航系统(惯性导航组合直接安装在飞行器上);后者省去平台,所以结构简单、体积小、维护方便,但仪表工作条件不佳(影响精度),计算工作量大。
惯性导航是指通过测量飞行器的加速度,自动进行积分运算,获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。组成惯性导航系统的设备都安装在飞行器内,工作时不依赖外界信息,也不向外界辐射能量,不易受到干扰,是一种自主式导航系统。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪,又称惯性导航组合。3个自由度陀螺仪测量飞行器的三个转动运动,3个加速度计测量飞行器的3个平移运动的加速度;计算机根据测量的各种信息,计算出飞机的速度和位置数据;显示器显示各种导航参数。按照惯性导航组合在飞行器上的安装方式,可以分为平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统。前者安装在惯性平台的台体上,计算量小、精度高,但结构复杂、占用面积大;后者直接安装在飞行器上,结构简单、体积小,但由于工作条件不佳,仪表的精度会有所降低。牛顿力学是惯性导航的理论基础。1942年,德国在V-2火箭上首先应用了惯性导航原理。1954年,惯性导航系统在飞机上试飞成功。1958年,“舡鱼”号潜艇依靠惯性导航穿越北极在冰下航行长达21天。
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