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慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是最早發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)之一。后來慣導(dǎo)系統(tǒng)通過集成在微型芯片上的原子陀螺儀、加速器和原子鐘精確測(cè)量載體平臺(tái)相對(duì)慣性空間的角速率和加速度信息，利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律自動(dòng)計(jì)算出載體平臺(tái)的瞬時(shí)速度、位置信息并為載體提供精確的授時(shí)服務(wù)。

慣性導(dǎo)航在當(dāng)今社會(huì)中起到了很大的作用，不管是軍事用途還是民用發(fā)面，或是每個(gè)人的貼身用品里都離不開慣性導(dǎo)航、IMU等定位定姿的系統(tǒng)，從軍事角度出發(fā)飛機(jī)的航行導(dǎo)彈的飛行定位、潛艇的定位航行、汽車的無信號(hào)區(qū)導(dǎo)航、單兵系統(tǒng)的指示導(dǎo)航都離不開慣導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)也稱作慣性參考系統(tǒng)，是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量(如無線電導(dǎo)航那樣)的自立式導(dǎo)航系統(tǒng)。其作業(yè)環(huán)境不只包括空中、地上，還可以在水下。慣性導(dǎo)航的根本作業(yè)原理是以牛頓力學(xué)定律為根底，通過丈量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就可以得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和方位等信息。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)歸于計(jì)算導(dǎo)航方法，即從一已知點(diǎn)的方位根據(jù)接連測(cè)得的運(yùn)動(dòng)體航向角和速度計(jì)算出其下一點(diǎn)的方位，因而可接連測(cè)出運(yùn)動(dòng)體的當(dāng)時(shí)方位。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的陀螺儀用來形成一個(gè)導(dǎo)航坐標(biāo)系，使加速度計(jì)的丈量軸穩(wěn)定在該坐標(biāo)系中，并給出航向和姿勢(shì)；加速度計(jì)用來丈量運(yùn)動(dòng)體的加速度，經(jīng)過對(duì)時(shí)間的一次積分得到速度，速度再經(jīng)過對(duì)時(shí)間的一次積分即可得到間隔。

慣性測(cè)量裝置，包括加速度計(jì)和陀螺儀，又稱慣性導(dǎo)航組合。前者是測(cè)量物體的加速度，后者又被叫做角速度傳感器，是測(cè)量角速度的。利用這些裝置的參數(shù)，計(jì)算并導(dǎo)航看起來似乎很簡單，但是由于采樣頻率一般很高（一秒內(nèi)幾十甚至幾百次），所以累加起來誤差很容易擴(kuò)大，所以長時(shí)間的導(dǎo)航仍然有很大的困難。

在失去位置的時(shí)候，導(dǎo)航軟件知道速度、車輛的位置、行駛路線等信息。結(jié)合加速度傳感器提供的加速度，可以根據(jù)二次積分的方式計(jì)算出加速度產(chǎn)生的位移，然后根據(jù)初始速度計(jì)算出速度產(chǎn)生的位移，進(jìn)而推算出車輛最新的位置。這樣，在沒有GPS的情況下仍然可以繼續(xù)導(dǎo)航。

總結(jié)來看，慣性技術(shù)以其固有的獨(dú)立特性和無可替代的優(yōu)勢(shì)，在GPS替補(bǔ)系統(tǒng)解決方案中占據(jù)重要地位，成為重點(diǎn)發(fā)展的核心部分。慣性技術(shù)無論對(duì) 還是工業(yè)乃至個(gè)人消費(fèi)品都發(fā)揮很大作用，對(duì)于高精度、微小型化和低成本的導(dǎo)航技術(shù)的需求與日俱增，體系化發(fā)展高精度慣性技術(shù)，加大對(duì)新興慣性技術(shù)的研發(fā)力度，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研的有效銜接，對(duì)慣性技術(shù)的大步發(fā)展具有重要意義。

標(biāo)簽： 慣性導(dǎo)航