慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在現(xiàn)今的日常生活中并不陌生,小至私家車(chē),大到宇宙飛船都需要用到它。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是指慣性測(cè)量元件(陀螺、加速度計(jì))測(cè)量載體相對(duì)慣性空間的角運(yùn)動(dòng)參數(shù)和線運(yùn)動(dòng)參數(shù),在給定運(yùn)動(dòng)初始條件下,經(jīng)導(dǎo)航解算得到載體速度、位置及姿態(tài)和航向的一種導(dǎo)航方法。從最初的火箭制導(dǎo)的軍事應(yīng)用到如今生活導(dǎo)航的普及,慣性導(dǎo)航系統(tǒng)將一直隨著新型的發(fā)展走下去。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理
通過(guò)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的定義我們可以知道,它的運(yùn)算過(guò)程涉及到給定的初始條件,并且通過(guò)多步推導(dǎo)可以得到多個(gè)參數(shù),而積分運(yùn)算正是符合這種運(yùn)算結(jié)構(gòu)的。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的測(cè)量元件(陀螺、加速度計(jì))測(cè)得的是運(yùn)載體的角速度和加速度。角速度通過(guò)積分運(yùn)算可以得到角位移,從而確定角度大??;加速度通過(guò)積分運(yùn)算可以得到線速度,然后再次積分可以得到位移。此時(shí),運(yùn)載體的位置、速度、方位三大信息就得到了。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域
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)是全方位覆蓋的導(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GPS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瘴铮虼孙w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。
此外,在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用是另一個(gè)重要方向。從最初的火箭制導(dǎo)導(dǎo)航到如今各類(lèi)軍事設(shè)備正常運(yùn)行的導(dǎo)航,慣性導(dǎo)航系統(tǒng)一直是必不可少的一部分。如今軍事領(lǐng)域的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度要求更高、靈敏度要求更高、可持續(xù)性要求更高。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展
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。組合導(dǎo)航系統(tǒng)作為如今和未來(lái)的發(fā)展重電,它具有自主、隱蔽、全時(shí)空、全天候、免維護(hù)、精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。組合導(dǎo)航系統(tǒng)不僅應(yīng)用到慣性導(dǎo)航系統(tǒng),還涉及到GPS定位技術(shù)、航姿參考系統(tǒng)等技術(shù),讓?xiě)T性導(dǎo)航系統(tǒng)更加便捷,更加穩(wěn)定。
另外一個(gè)發(fā)展點(diǎn)就是原子陀螺的研究,這個(gè)在美國(guó)的研究室已經(jīng)取得成功,相信未來(lái)不久,原子陀螺將會(huì)成為新一代的測(cè)量角速度的器件,而慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的性能將會(huì)有一個(gè)更大的提升,將衍生出超高精度的導(dǎo)航系統(tǒng),為我們生活提供更多的便利與快捷。
標(biāo)簽: 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
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