惯性导航系统在船舰导航、陆地导航、航空导航、航天导航四大导航领域中均有应用,因此可是说是全方面覆盖的导航。在船舰导航中,主要应用是船舶导航系统,主要测量的船舶的航行角,确保行驶在正确的航线上。陆地导航则是装载在私家车上,结合GNSS导航系统为汽车行驶导航。航空导航主要是用于飞机导航。因为空中缺乏参照物,因此飞机的航线主要是依据导航系统来确定的,并且精度的要求较高。航天导航则是装载在卫星、宇宙飞船等航天器上,这类惯性导航系统的精度要求更高,且更加稳定。惯性导航系统的惯性是如何实现的呢?上海公交车惯性导航系统
惯性导航的目的是实现自主式导航,即不依赖外界信息,包括卫星信号、北极指引等。那么惯性是如何实现的呢?惯性导航工作的关键原理是:它从过去自身的运动轨迹推算出自己目前的方位。其工作技术原理不外乎就是以下三条基本公式:距离=速度×时间,速度=加速度×时间,角度=角速度×时间。首先,检测(或设定好)初始信息,包括初始位置、初始朝向、初始姿态等。然后,用IMU时刻检测物体运动的变化信息。其中,加速度计测量加速度,利用原理a=F/M,测量物体的线加速度,然后乘以时间得到速度,再乘以时间就得到位移,从而确定物体的位置;而陀螺仪则测量物体的角速率,以物体的初始方位作为初始条件,对角速率进行积分,进而时刻得到物体当前方向;还有电子罗盘,能在水平位置确认物体朝向。这3个传感器可相互校正,得到较为准确的姿态参数。山东惯性导航促销价惯性导航系统完全依靠运动载体自主地完成导航任务,不依赖于任何外部输入信息。
惯性导航系统由陀螺仪和加速度计组成,通过测量加速度和角速度获取定位信息,是目前容易获得且精度够用的运动传感器。系统包括加工工艺、传感器校准、软硬件的深度结合、系统集成后传感器衰退情况、环境适应性、车上安装误差补偿度、汽车行业体系认证等。对于惯性器件本身,衡量其优劣的技术指标有零偏不稳定性,随机游走,艾伦方差等。惯性导航发展已有百年历史,早期的角速度测量使用机械陀螺,利用陀螺的进动效应,形成角度姿态的测量仪器,它与角速度成比例关系。随着现代工业的发展,人类测量角速度的工具越来越多,如动力协调陀螺、静电陀螺、光纤陀螺、激光陀螺等。
惯性导航及控制系统开始主要为航空航天、地面及海上用户所应用,是现代系统的关键技术产品,被普遍应用于飞机、导弹、舰船、潜艇、坦克等领域。随着成本的降低和需求的增长,惯性导航技术已扩展到资源勘测、地球物理测量、海洋探测、铁路、隧道等商用领域,甚至在机器人、摄像机、儿童玩具中也被普遍应用。即使在卫星导航大规模应用的现在,惯性导航仍具有不可替代性。惯导不接受卫星信号,也不向外辐射能量,因此隐蔽性、抗干扰性较强;惯导输出物体运动的姿态信息,而卫星导航无法跟踪姿态;惯性导航的频率大于卫星导航,可携带更多信息,适应载体的高速运动;惯导+卫星的组合导航优劣互补、已大规模应用。目前无人机的导航技术主要有惯性导航、卫星导航、地形辅助导航、地磁导航等多个方面。
惯性导航的应用:日常车载GPS卫星导航中,常常会经过地下停车场、隧道、高架桥、密林小路、高楼林立的窄道等地段,导航突然不动了,直到把车开到开阔的天空下,导航中的车位图标才突然跳过去,体验很不好。在失去位置的时候,惯性导航软件知道速度、车辆的位置、行驶路线等信息。结合加速度传感器提供的加速度,可以根据二次积分的方式计算出加速度产生的位移,然后根据初始速度计算出速度产生的位移,进而推算出车辆新的位置。这样,在没有GPS卫星信号的情况下仍然可以使用惯性导航。其他的导航定位系统定位时是一个个点,而惯性导航的地位却是连续的曲线,这也是一大优势。四川惯性导航系统组件
使用惯性导航系统的目的是什么?上海公交车惯性导航系统
惯性导航系统(INS)惯性导航系统是以陀螺和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统,该系统根据陀螺的输出建立导航坐标系,根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。惯性导航系统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。其工作环境不只包括空中、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。上海公交车惯性导航系统
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