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(duì)比力的測(cè)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(hào)的任務(wù)。載體加速度的測(cè)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(cè)量的自由度可分為單軸、雙軸、三軸;按測(cè)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)航可以以適宜的方式滿足用戶的導(dǎo)航需求。高速鐵軌慣性導(dǎo)航系統(tǒng)器件
慣性導(dǎo)航其實(shí)是較早使用的導(dǎo)航系統(tǒng)之一。慣性導(dǎo)航是一種通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的加速度,并自動(dòng)進(jìn)行積分運(yùn)算,獲得運(yùn)動(dòng)物體瞬時(shí)速度和瞬時(shí)位置數(shù)據(jù)的技術(shù)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)一般安裝在運(yùn)動(dòng)物體內(nèi)部,工作時(shí)不用依賴外界提供信息就能進(jìn)行導(dǎo)航,不易受到干擾,是一種自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性測(cè)量裝置一般包括加速度計(jì)和陀螺儀。加速度計(jì)是測(cè)量物體的加速度,陀螺儀又被叫做角速度傳感器,是測(cè)量角速度的。利用這些裝置記錄的參數(shù)就可以計(jì)算并導(dǎo)航了。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(lái)誤差很容易擴(kuò)大,所以長(zhǎng)時(shí)間使用慣性導(dǎo)航會(huì)導(dǎo)致誤差很大,所以慣性導(dǎo)航適合在短時(shí)間內(nèi)使用。北京進(jìn)口慣性導(dǎo)航INS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的注意事項(xiàng)是什么?
慣性導(dǎo)航技術(shù)的原始應(yīng)用都采用穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)。在這樣的系統(tǒng)里,慣性敏感器安裝在一個(gè)穩(wěn)定平臺(tái)上,并與運(yùn)載體的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行隔離。平臺(tái)系統(tǒng)現(xiàn)在仍然很常用,特別是在需要精確估算導(dǎo)航參數(shù)的場(chǎng)合(如船舶和潛艇)?,F(xiàn)代系統(tǒng)通過(guò)把敏感器固連(或固定)在運(yùn)載體的亮體上而去除了平臺(tái)系統(tǒng)大部分的機(jī)械復(fù)雜性。和等效的平臺(tái)系統(tǒng)相比,這種方法的潛在好處是成本降低、尺寸減小、可靠性提高。結(jié)果,小型、精確的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)在可以裝到小型導(dǎo)彈上,所帶來(lái)的主要問(wèn)題是計(jì)算復(fù)雜性明顯增加,而且需要能測(cè)量高轉(zhuǎn)速的器件。然而,計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步與造用敏感器的開(kāi)發(fā)相結(jié)合,使這種設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)陀螺儀的不同,可分為機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)形式又可以分為:平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。平臺(tái)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(guò)萬(wàn)向支架角運(yùn)動(dòng)隔離系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)載物固聯(lián)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。,其慣性測(cè)量裝臵(加速度計(jì)和陀螺儀)安裝在機(jī)電導(dǎo)航平臺(tái)上,以平臺(tái)坐標(biāo)系為基準(zhǔn),測(cè)量運(yùn)載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)。平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)框架伺服系統(tǒng)隔離了載體的角運(yùn)動(dòng),因此可以獲得較高的系統(tǒng)精度。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。
慣導(dǎo)系統(tǒng)由陀螺儀和加速度計(jì)兩部分組成:1、陀螺儀有穩(wěn)定指向一個(gè)方向的性質(zhì),并且不與外界的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。將這樣的設(shè)備裝在方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上時(shí),就可以測(cè)量出物體轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。2、加速度計(jì)能夠測(cè)出物體運(yùn)動(dòng)的加速度值,配合時(shí)間記錄,根據(jù)s=(1/2)a*t^2即可計(jì)算出距離。三軸陀螺儀分別指向坐標(biāo)軸中的xyz軸,在這三軸上再加上加速度計(jì),就組成了慣性導(dǎo)航裝置。通過(guò)三軸角度變化,三軸距離累計(jì),就可以測(cè)量出物體在三維空間中的三軸位置移動(dòng),即三維空間位移,但是你會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的裝置只能測(cè)量出相對(duì)位移,即在時(shí)間記錄中某兩個(gè)時(shí)刻之間的位移。慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。高速鐵軌慣性導(dǎo)航系統(tǒng)器件
陀螺儀是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的主要元件。高速鐵軌慣性導(dǎo)航系統(tǒng)器件
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(shí)間不確定性為33ms;GNSS延遲一般是100-200ms;而慣導(dǎo)預(yù)測(cè)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(shí)候,GNSS的延遲是100ms,攝像頭拍攝環(huán)境目標(biāo)時(shí),圖像實(shí)際位置和GNSS報(bào)告的位置將會(huì)出現(xiàn)不一致,假設(shè)汽車時(shí)速120km/h,100ms的延遲意味著3.3米的距離的延遲,此時(shí)地圖和目標(biāo)識(shí)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。高速鐵軌慣性導(dǎo)航系統(tǒng)器件
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