慣性導(dǎo)航,利用慣性元件(加速度計(jì))來測(cè)量運(yùn)載體本身的加速度,經(jīng)過積分和運(yùn)算得到速度和位置,從而達(dá)到對(duì)運(yùn)載體導(dǎo)航定位的目的。
組成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)的設(shè)備都安裝在運(yùn)載體內(nèi),工作時(shí)不依賴外界信息,也不向外界輻射能量,不易受到干擾,是一種自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常由慣性測(cè)量裝置、計(jì)算機(jī)、控制顯示器等組成。慣性測(cè)量裝置包括加速度計(jì)和陀螺儀,又稱慣性測(cè)量單元。3個(gè)自由度的陀螺儀用來測(cè)量運(yùn)載體的3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng);3個(gè)加速度計(jì)用來測(cè)量運(yùn)載體的3個(gè)平移運(yùn)動(dòng)的加速度。計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)得的加速度信號(hào)計(jì)算出運(yùn)載體的速度和位置數(shù)據(jù),控制顯示器顯示各種導(dǎo)航參數(shù)。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有如下主要優(yōu)點(diǎn):由于它是不依賴任何外部信息,也不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng),故隱蔽性好且不受外界電磁干擾的影響;可全天候、全球、全時(shí)間地工作于空中、地球表面乃至水下;能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù),所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲低;數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。
按照慣性測(cè)量單元在運(yùn)載體上的安裝方式,分為平臺(tái)式和捷聯(lián)式。后者省去平臺(tái),儀表工作條件不佳,計(jì)算工作量大。
平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
根據(jù)建立的坐標(biāo)系不同,又分為空間穩(wěn)定和本地水平兩種工作方式。
空間穩(wěn)定平臺(tái)式的臺(tái)體相對(duì)慣性空間穩(wěn)定,用以建立慣性坐標(biāo)系。地球自轉(zhuǎn)、重力加速度等影響由計(jì)算機(jī)加以補(bǔ)償。這種系統(tǒng)多用于運(yùn)載火箭的主動(dòng)段和一些航天器上。
本地水平平臺(tái)式的特點(diǎn)是:臺(tái)體上的兩個(gè)加速度計(jì)輸入軸所構(gòu)成的基準(zhǔn)平面能夠始終跟蹤飛行器所在點(diǎn)的水平面,因此加速度計(jì)不受重力加速度的影響。這種系統(tǒng)多用于沿地球表面作等速運(yùn)動(dòng)的飛行器(如飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈等)。
在平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中,框架能隔離飛行器的角振動(dòng),儀表工作條件較好。平臺(tái)能直接建立導(dǎo)航坐標(biāo)系,計(jì)算量小,容易補(bǔ)償和修正儀表的輸出,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,儀器尺寸大。
捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
根據(jù)所用的陀螺儀的不同,分為速率型和位置型。
前者采用速率陀螺儀,輸出瞬時(shí)平均角速度矢量信號(hào),后者采用自由陀螺儀,輸出角位移信號(hào)。
捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)省去了平臺(tái),所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、維護(hù)方便,但陀螺儀和加速度計(jì)直接裝在飛行器上,工作條件不佳,會(huì)降低儀表的精度。這種系統(tǒng)的加速度計(jì)輸出的是機(jī)體坐標(biāo)系的加速度分量,需要經(jīng)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)航坐標(biāo)系的加速度分量,計(jì)算量較大。
標(biāo)簽: 慣性導(dǎo)航
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