惯性导航入门级简介

惯性导航

1.定义: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。其工作环境不仅包括空中、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。

2.特性:缺点:误差随时间和运动距离累积o 需要初始信息、成本高、笨重

优点:完全自主性和高可靠性(军用和航空航天)导航信息完备、连续

随着时间的推移惯导系统的误差是累积的。所以,惯导系统只能维持短时间的高精度,但惯导系统能够全程提供载体的姿态信息(偏航角、俯仰角、横滚角)。因此,在远距离、长航时的导航任务中,通常采用“组合导航”的体制。用其他导航系统之长(有界误差),弥补惯导系统之短(无界误差);又以惯导系统之长(能提供全姿态信息),弥补其他导航系统之短(不能提供姿态信息)。

3.分类:惯性测量装置,又可划分为“平台式”和“捷联式”[捷联式惯导,strap—down inertial navigation system(SINS)]两种类型。平台式惯性测量装置的陀螺和加速度计,被安装在一个特制的“陀螺稳定平台”上,简称为“平台”。捷联式惯性测量装置的陀螺和加速度计,直接固连在载体上,工程上习惯将其简称为“惯性测量装置”、或“惯测装置”。

基本原理:惯性导航的基本思路:加速度一次,二次积分得到速度与位置信息;角速度一次积分得到姿态信息(不是很准确的描述)

惯性测量单元(IMU)= 3轴加速度计 + 3轴陀螺

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