惯性导航系统学习笔记
第一讲 惯性导航系统概述
本文为学习朱家海教授《惯性导航系统》一课所做的课堂笔记。
一、惯性导航基本概念
1、定义:A点到B点的过程
2、要素:位置、速度、方位
3、类型
二、惯性导航基本原理
1、定义:利用惯性测量元件(陀螺仪、加速度计)测量载体相对惯性空间的角运动参数和线运动参数,在给定运动初始条件下,经导航解算得到得到载体速度、位置和航向的一种导航方法。
2、基本原理:加速度一次积分得到速度,再次积分得到位置(经纬度)。
3、主要特点:
- 自主性强,隐蔽性好
- 抗干扰强,使用条件宽
- 导航参数丰富,数据更新频率高
- 导航误差随时间积累
- 属于平面导航而非立体导航(高度通道发散)
以上,1-3为优点,4-5为缺点。
4、基本组成:惯性测量单元(英文:Inertial measurement unit,简称 IMU),是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置,又叫惯性器件或惯性仪表;以及控制显示器与状态选择器,后两者趋于集成到别的系统。
三、惯性导航应用与发展
平台-》捷联-》组合(惯性/GPS)
趋势为惯性/多信息组合系统(笔者认为民用时,惯导和雷达、视觉、GNSS等进行组合导航是大趋势)。
四、小结
- 原理简单:加速度推算
- 信息丰富:速度、位置、姿态、航向
- 优势突出:自主、隐蔽、全时空、全天候、
- 技术复杂:多学科、多技术、机电一体化
- 用途广泛:陆海空天
- 造价昂贵:数十至数百万(笔者注:由于MEMS技术,民用低精度惯导的成本已经降到很低)
- 维护便捷:趋于免维护
- 发展迅速:超高精度导航