捷聯慣性導航pdf

1. 捷聯式慣性導航系統是什麼

捷聯慣導系統（SINS）是在平台式慣導系統之上發展來的，它是一種無框架系統，是由三個速率陀螺、三個線加速度計和微型計算機組成。捷聯慣導系統的陀螺和加速度計直接固連在載體上作為測量標准，它跟平台式慣導系統區別就在於不再由機電平台，而是在計算機內建立一個數學平台，其飛行器姿態數據通過計算機得到。
(1)捷聯式慣性導航系統 在工作時不依賴外界信息，也不向外界輻射能量，不易受到破壞，是一種無框架自主式導航系統。
(2)省去了機械平台，陀螺儀和加速度計直接安裝在飛行器上，使系統體積小、重量輕、成本低、維護起來也比較方便。但陀螺儀和加速度計直接承受飛行器的振動、沖擊和角運動，因而會產生附加的動態誤差。這對陀螺儀和加速度計就有更高的要求。
(3)儀器測出信號後，要通過計算機的計算，才能得出所需要的導航參數。這種系統需要進行坐標變換，而且必須進行實時計算，因而要求計算機具有很高的運算速度和較大的容量。
針對慣性導航系統成本較高精度低無法廣泛使用,Yach正在設計一種新型的自主式慣性導航系統,採用DSP作為導航解算和控制的核心處理器.導航解算演算法利用四元 數理論進行編寫,進而確定載體的速度、位置和姿態。使捷聯式慣導的成本降低、精度更加准確，希望捷聯式慣性導航能更快的出現在市場上，更多捷聯式慣導的內容，雅馳實業！

2. 捷聯慣性導航系統的發展

光纖陀螺技術經過「八五」，、「九五」的攻關，在精度、動態性能、工程化等方面取得了較大的進步，但是要實現型號應用和批量化生產，還要解決很多的工程問題。光纖陀螺工程化應用主要包括溫度、振動、可靠性等方面。其中FOG的溫度特性是制約其走向實用化的主要障礙。FOG的光纖環、Y-波導、光源、禍合器等都受溫度影響。要克服溫度影響，在結構、工藝上的研究及電路上進行修正和補償是硬體上努力的方向，另外開展光纖陀螺的溫度建模及補償是軟體上努力的方向。船用垂直基準在動態武器平台中有著廣泛的應用，可廣泛用於船載天線穩定系統、瞄線動態穩定系統、艦載直升機航姿系統的初始定姿，以及遠程魚雷、導彈的動基座快速傳遞對准等。應用中等精度的光纖陀螺組成船用捷聯系統可以給艦船提供實時的三維姿態角信息。但是由於採用的是中等精度的光纖陀螺，系統不能自主完成初始對准，通常由外部信號基準輔助完成系統的初始對准。例如採用GPS定姿或磁航向計賦予系統初始航向角，由地平儀賦予系統的初始水平姿態角。這不僅增加了整套系統的成本，而且降低了系統的可靠性。同時在標定外部基準和慣導系統的安裝關系時，不可避免的引入了測量誤差，降低了系統的水平姿態角的測量精度。

3. 什麼是慣性導航技術，慣性導航是如何實現的

慣性導航是以牛頓力學定律為基礎，通過測量載體在慣性參考系的加速度，將它對時間進行積分，且把它變換到導航坐標中，就能夠得到在導航坐標中的速度、偏航角和位置等信息。但慣性導航系統由於陀螺儀零點漂移嚴重，車輛震動等因素，導致無法通過直接積分加速度獲得高精度的方位和速度等信息，即現有的慣性導航系統很難長時間獨立工作。

慣導模塊是指採用GNSS(BDS/GPS系統聯合定位)/INS組合導航定位技術，憑借高精度六軸慣性器件和成熟的慣性演算法，無需里程計或速度信號接入，且無嚴格安裝要求，即使在隧道、車庫等弱信號環境下也能為車輛提供高精度的定位模塊。

慣導模塊SKM-4DX工作原理：

在車載導航中接入基於GNSS/INS組合導航定位的高性能車載組合慣導模塊SKM-4DX，充分利用慣性導航系統和衛星導航系統優點，憑借高精度六軸慣性器件和成熟的慣性演算法，無需里程計或速度信號接入，獲得最優的導航結果；尤其是當衛星導航系統無法工作時，利用慣性導航系統使得導航系統繼續工作，保證導航系統的正常工作，提高車載導航系統的穩定性和可靠性。

4. 捷聯慣導系統

慣性導航系統是建立在牛頓經典力學定律的基礎上。牛頓定律告訴我們，外力將產生一個成比例的加速度。由於加速度可以測定，所以，通過用加速度對時間連續積分就可計算出速度和位置的變化。一個慣性導航系統通常包含3個加速度計，每個加速度計可以檢測單一方向的加速度。安裝時三個加速度計敏感軸相互垂直。

載體相對慣性坐標系的轉動可以利用陀螺敏感器來檢測；載體的轉動用於確定加速度計每一時刻的方位。有了這些信息，就可以把加速度分解到慣性坐標系。

慣性導航系統與載體固連在一起的系統稱之為捷聯慣導系統，它包含提供角速度的3個陀螺（比如二頻機抖激光陀螺）、提供比力測量值的3個加速度計及其IF轉換電路、數據採集板等。激光陀螺捷聯慣導系統的結構如圖4-5-2所示。

圖4-5-2 激光陀螺捷聯慣導系統的結構示意圖

加速度計作為航空重力儀的核心感測器，其解析度、精度和穩定性是航空重力儀整體精度的重要影響因素。由於加速度計的精度受溫度的影響較大，因此需要對加速度計進行精密的溫度控制。

同時由於數據採集設備受溫度的影響較大，因此為了保證慣性導航精度，IF轉換電路採用溫度補償技術實現全溫范圍的測量精度。激光陀螺捷聯慣導系統實物如圖4-5-3所示。

圖4-5-3 激光陀螺捷聯慣導系統實物圖

3個陀螺、3個加速度計全部裝在一個剛性塊上，該剛性塊可直接或通過減振基座安裝在載體的機體內。大多數情況下，3個陀螺、3個加速度計在笛卡兒坐標中是相互正交的。

正交的敏感器結構使角速度和比力在3個相互垂直的方向分量能被直接測量出來，提供執行捷聯計算任務所需的信息。

在航空重力測量中不需要實時處理，只需要捷聯慣導系統提供加速度計和陀螺的原始測量值。