族谱网 头条 人物百科

惯性导航系统

2020-10-16
出处:族谱网
作者:阿族小谱
浏览:611
转发:0
评论:0
原理惯性导航系统至少包括计算机及含有加速度计、陀螺仪或其他运动传感器的平台(或模块)。开始时,有外界(操作人员及全球地定系统接收器等)给惯性导航系统提供初始位置及速度,此后惯性导航系统通过对运动传感器的信息进行整合计算,不断更新当前位置及速度。INS的优势在于给定了初始条件后,不需要外部参照就可确定当前位置、方向及速度。通过检测系统的加速度和角速度,惯性导航系统可以检测位置变化(如向东或向西的运动),速度变化(速度大小或方向)和姿态变化(绕各个轴的旋转)。它不需要外部参考的特点使它自然地不受外界的干扰或欺骗。陀螺在惯性参照系中用于测量系统的角速率。通过以惯性参照系中系统初始方位作为初始条件,对角速率进行积分,就可以时刻得到系统的当前方向。这可以想象成被蒙上眼睛的乘客坐在汽车中,感觉汽车左转、右转、上坡、下坡,仅根据这些信息他知道了汽车朝哪里开,但不知道汽车是快,是慢或是否汽车滑向路边。加速...

原理

惯性导航系统至少包括计算机及含有加速度计、陀螺仪或其他运动传感器的平台(或模块)。开始时,有外界(操作人员及全球地定系统接收器等)给惯性导航系统提供初始位置及速度,此后惯性导航系统通过对运动传感器的信息进行整合计算,不断更新当前位置及速度。 INS 的优势在于给定了初始条件后,不需要外部参照就可确定当前位置、方向及速度。

通过检测系统的加速度和角速度,惯性导航系统可以检测位置变化(如向东或向西的运动),速度变化(速度大小或方向)和姿态变化(绕各个轴的旋转)。它不需要外部参考的特点使它自然地不受外界的干扰或欺骗。

陀螺在惯性参照系中用于测量系统的角速率。通过以惯性参照系中系统初始方位作为初始条件,对角速率进行积分,就可以时刻得到系统的当前方向。这可以想象成被蒙上眼睛的乘客坐在汽车中,感觉汽车左转、右转、上坡、下坡,仅根据这些信息他知道了汽车朝哪里开,但不知道汽车是快,是慢或是否汽车滑向路边。

加速度计在惯性参照系中用于测量系统的线加速度,但只能测量相对于系统运动方向的加速度(由于加速度计与系统固定并随系统转动,不知道自身的方向)。这可以想象成一个被蒙上眼睛的乘客在汽车加速时向后挤压座位,汽车刹车时身体前倾,汽车加速上坡时下压座位,汽车越过山顶下坡时从座位上弹起,仅根据这些信息,乘客知道汽车相对自身怎样加速,即向前、向后、向上、向下、向左 或向右,但不知道相对地面的方向。

然而,通过跟踪系统当前角速率及相对于运动系统测量到的当前线加速度,就可以确定参照系中系统当前线加速度。以起始速度作为初始条件,应用正确的运动学方程,对惯性加速度进行积分就可得到系统惯性速率,然后以起始位置座作初始条件再次积分就可得到惯性位置。

惯性导航系统传感器的小误差会随时间累积成大误差,其误差大体上与时间成正比,因此需要不断进行修正。现代惯性导航系统使用各种信号(例如全球定位系统及磁罗盘等)对其进行修正,采取控制论原理对不同信号进行权级过滤,保证惯性导航系统的精度及可靠性。

应用

惯性导航系统用于各种运动机具中,包括飞机、潜艇、航天飞机等运输工具及导弹,然而成本及复杂性限制了其可以应用的场合。

惯性系统最先应用于火箭制导,美国火箭先驱罗伯特·戈达尔试验了早期的陀螺系统。二战期间经德国人冯布劳恩改进后,应用于V-2火箭制导。战后美国麻省理工学院等研究机构及人员对惯性制导进行深入研究,从而发展成应用飞机、火箭、航天飞机、潜艇的现代惯性导航系统。

参考文献


免责声明:以上内容版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。感谢每一位辛勤著写的作者,感谢每一位的分享。

——— 没有了 ———
编辑:阿族小谱
发表评论
写好了,提交
{{item.label}}
{{commentTotal}}条评论
{{item.userName}}
发布时间:{{item.time}}
{{item.content}}
回复
举报
点击加载更多
打赏作者
“感谢您的打赏,我会更努力的创作”
— 请选择您要打赏的金额 —
{{item.label}}
{{item.label}}
打赏成功!
“感谢您的打赏,我会更努力的创作”
返回

更多文章

更多精彩文章
打赏
私信

推荐阅读

· 惯性
历史早期认知文艺复兴之前,在西方哲学里最被广泛接受的运动理论是建立于大约公元前335年至公元前322年的亚里士多德的学说。亚里士多德表明,假设没有“暴力”(violentforce)施加,所有(在地球上的)物体最终都会停止运动,静止于其自然位置,但只要有暴力促使物体运动,物体会持续其运动状态。当抛物体被抛掷出去时,抛掷者的暴力转移到抛物体周围的空气,使这些空气流动,成为新的推动者,继续不停地促使抛物体移动。在之后大约两千年内,亚里士多德的运动概念广泛地被接受,只有几位著名哲学家对这概念提出质疑。例如,在第6世纪,约翰·斐劳波诺斯严厉批评亚里士多德关于物体运动的不一致理论:亚里士多德认为真空不可能存在,因为,在真空里,没有任何介质促使物体移动,但是,他又表示,介质的阻力与其密度成正比:假设空气的密度是水的一半,则物体通过同样路径所用掉的时间,在空气中是在水中的一半,那么,物体通过真空所用掉得...
· 惯性原理
参看伽利略、日心说、亚里士多德牛顿第一定律物理学定律列表
· 惯性力
平动当系统相对于一惯性系存在一加速度a{\displaystyle{\boldsymbol{a}}}时,则惯性力的大小遵从公式:F=ma{\displaystyle{\boldsymbol{F}}=m{\boldsymbol{a}}}(m为物体质量)。转动在转动参照系中,物体同样受到惯性力。这时惯性力分为惯性离心力和科里奥利力。若物体对该参照系静止,则只受到惯性离心力。F=mωω-->2r{\displaystyleF=m\omega^{2}r}ωω-->{\displaystyle\omega}是参照系转动角速度,r{\displaystyler}是物体到转轴的距离,即半径。F{\displaystyleF}的方向背离转轴。若物体对该参照系运动,除了惯性离心力,还会受到科里奥利力:Fc=−−-->2mωω-->→→-->v→→-->{\displays...
· 卫星导航系统
分类运行中的卫星导航系统:美国:全球定位系统(GPS)俄罗斯:全球导航卫星系统(GLONASS)中国:北斗卫星导航系统,发展中,目前覆盖亚太地区,至约2020年覆盖全球。欧盟:伽利略定位系统,至2020年前,该系统的30颗卫星发射完成。正在建立的卫星导航系统:日本:准天顶卫星系统,是辅助GPS的系统,服务只覆盖东亚,预计由3机组成,目前只发射了初号机导引号。参考资料^Beidousatellitenavigationsystemtocoverwholeworldin2020.Eng.[2011-12-30].^GalileoAssessmentPullsnoPunches..2011-01-20[2011-12-30].^Indiatobuildaconstellationof7navigationsatellitesby2012-Technology2007-09-05[2011-12-...
· 极惯性矩
与截面二次轴矩的关系由于ρρ-->2=y2+z2{\displaystyle\rho^{2}=y^{2}+z^{2}},根据截面二次轴矩的定义,可知:即截面对于任何一点的极惯性矩,等于该截面对以该点为原点的任意一组正交坐标系的截面二次轴矩之和。

关于我们

关注族谱网 微信公众号,每日及时查看相关推荐,订阅互动等。

APP下载

下载族谱APP 微信公众号,每日及时查看
扫一扫添加客服微信