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西北車(chē)道級(jí)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2023-03-13

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(lài)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(dú)特優(yōu)勢(shì)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是利用慣性傳感器(IMU)測(cè)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(shí)時(shí)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(yùn)行品質(zhì)、運(yùn)行安全、運(yùn)行控制的關(guān)鍵關(guān)鍵技術(shù)。在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,仍是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用一片亟待開(kāi)發(fā)的藍(lán)海市場(chǎng),具有廣闊的市場(chǎng)空間。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)經(jīng)歷了平臺(tái)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(gè)歷程。西北車(chē)道級(jí)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(shuō)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(cè)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(chē)上,結(jié)合GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)為汽車(chē)行駛導(dǎo)航。航空導(dǎo)航主要是用于飛機(jī)導(dǎo)航。因?yàn)榭罩腥狈⒄瘴?,因此飛機(jī)的航線主要是依據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)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(lèi)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(qián)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(jī)電(包含液浮、氣浮、靜電、撓性等種類(lèi))陀螺儀、光學(xué)(包含激光、光纖等種類(lèi))陀螺儀、微機(jī)械(MEMS)陀螺儀等類(lèi)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。

慣性導(dǎo)航的目的是實(shí)現(xiàn)自主式導(dǎo)航,即不依賴(lài)外界信息,包括衛(wèi)星信號(hào)、北極指引等。那么慣性是如何實(shí)現(xiàn)的呢?慣性導(dǎo)航工作的關(guān)鍵原理是:它從過(guò)去自身的運(yùn)動(dòng)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(cè)(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(shí)刻檢測(cè)物體運(yùn)動(dòng)的變化信息。其中,加速度計(jì)測(cè)量加速度,利用原理a=F/M,測(cè)量物體的線加速度,然后乘以時(shí)間得到速度,再乘以時(shí)間就得到位移,從而確定物體的位置;而陀螺儀則測(cè)量物體的角速率,以物體的初始方位作為初始條件,對(duì)角速率進(jìn)行積分,進(jìn)而時(shí)刻得到物體當(dāng)前方向;還有電子羅盤(pán),能在水平位置確認(rèn)物體朝向。這3個(gè)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(shì)?

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(mén)涉及精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子、光學(xué)、自動(dòng)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(guò)測(cè)量載體在慣性參考系的加速度、角加速度,將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行一次積分,求得運(yùn)動(dòng)載體的速度、角速度,之后進(jìn)行二次積分求得運(yùn)動(dòng)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(lèi):平臺(tái)式慣導(dǎo)和捷聯(lián)式慣導(dǎo)。西北車(chē)道級(jí)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的注意事項(xiàng)是什么?西北車(chē)道級(jí)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

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(lèi):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)。西北車(chē)道級(jí)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

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