捷联惯性导航pdf

1. 捷联式惯性导航系统是什么

捷联惯导系统（SINS）是在平台式惯导系统之上发展来的，它是一种无框架系统，是由三个速率陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成。捷联惯导系统的陀螺和加速度计直接固连在载体上作为测量标准，它跟平台式惯导系统区别就在于不再由机电平台，而是在计算机内建立一个数学平台，其飞行器姿态数据通过计算机得到。
(1)捷联式惯性导航系统 在工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到破坏，是一种无框架自主式导航系统。
(2)省去了机械平台，陀螺仪和加速度计直接安装在飞行器上，使系统体积小、重量轻、成本低、维护起来也比较方便。但陀螺仪和加速度计直接承受飞行器的振动、冲击和角运动，因而会产生附加的动态误差。这对陀螺仪和加速度计就有更高的要求。
(3)仪器测出信号后，要通过计算机的计算，才能得出所需要的导航参数。这种系统需要进行坐标变换，而且必须进行实时计算，因而要求计算机具有很高的运算速度和较大的容量。
针对惯性导航系统成本较高精度低无法广泛使用,Yach正在设计一种新型的自主式惯性导航系统,采用DSP作为导航解算和控制的核心处理器.导航解算算法利用四元 数理论进行编写,进而确定载体的速度、位置和姿态。使捷联式惯导的成本降低、精度更加准确，希望捷联式惯性导航能更快的出现在市场上，更多捷联式惯导的内容，雅驰实业！

2. 捷联惯性导航系统的发展

光纤陀螺技术经过“八五”，、“九五”的攻关，在精度、动态性能、工程化等方面取得了较大的进步，但是要实现型号应用和批量化生产，还要解决很多的工程问题。光纤陀螺工程化应用主要包括温度、振动、可靠性等方面。其中FOG的温度特性是制约其走向实用化的主要障碍。FOG的光纤环、Y-波导、光源、祸合器等都受温度影响。要克服温度影响，在结构、工艺上的研究及电路上进行修正和补偿是硬件上努力的方向，另外开展光纤陀螺的温度建模及补偿是软件上努力的方向。船用垂直基准在动态武器平台中有着广泛的应用，可广泛用于船载天线稳定系统、瞄线动态稳定系统、舰载直升机航姿系统的初始定姿，以及远程鱼雷、导弹的动基座快速传递对准等。应用中等精度的光纤陀螺组成船用捷联系统可以给舰船提供实时的三维姿态角信息。但是由于采用的是中等精度的光纤陀螺，系统不能自主完成初始对准，通常由外部信号基准辅助完成系统的初始对准。例如采用GPS定姿或磁航向计赋予系统初始航向角，由地平仪赋予系统的初始水平姿态角。这不仅增加了整套系统的成本，而且降低了系统的可靠性。同时在标定外部基准和惯导系统的安装关系时，不可避免的引入了测量误差，降低了系统的水平姿态角的测量精度。

3. 什么是惯性导航技术，惯性导航是如何实现的

惯性导航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中，就能够得到在导航坐标中的速度、偏航角和位置等信息。但惯性导航系统由于陀螺仪零点漂移严重，车辆震动等因素，导致无法通过直接积分加速度获得高精度的方位和速度等信息，即现有的惯性导航系统很难长时间独立工作。

惯导模块是指采用GNSS(BDS/GPS系统联合定位)/INS组合导航定位技术，凭借高精度六轴惯性器件和成熟的惯性算法，无需里程计或速度信号接入，且无严格安装要求，即使在隧道、车库等弱信号环境下也能为车辆提供高精度的定位模块。

惯导模块SKM-4DX工作原理：

在车载导航中接入基于GNSS/INS组合导航定位的高性能车载组合惯导模块SKM-4DX，充分利用惯性导航系统和卫星导航系统优点，凭借高精度六轴惯性器件和成熟的惯性算法，无需里程计或速度信号接入，获得最优的导航结果；尤其是当卫星导航系统无法工作时，利用惯性导航系统使得导航系统继续工作，保证导航系统的正常工作，提高车载导航系统的稳定性和可靠性。

4. 捷联惯导系统

惯性导航系统是建立在牛顿经典力学定律的基础上。牛顿定律告诉我们，外力将产生一个成比例的加速度。由于加速度可以测定，所以，通过用加速度对时间连续积分就可计算出速度和位置的变化。一个惯性导航系统通常包含3个加速度计，每个加速度计可以检测单一方向的加速度。安装时三个加速度计敏感轴相互垂直。

载体相对惯性坐标系的转动可以利用陀螺敏感器来检测；载体的转动用于确定加速度计每一时刻的方位。有了这些信息，就可以把加速度分解到惯性坐标系。

惯性导航系统与载体固连在一起的系统称之为捷联惯导系统，它包含提供角速度的3个陀螺（比如二频机抖激光陀螺）、提供比力测量值的3个加速度计及其IF转换电路、数据采集板等。激光陀螺捷联惯导系统的结构如图4-5-2所示。

图4-5-2 激光陀螺捷联惯导系统的结构示意图

加速度计作为航空重力仪的核心传感器，其分辨率、精度和稳定性是航空重力仪整体精度的重要影响因素。由于加速度计的精度受温度的影响较大，因此需要对加速度计进行精密的温度控制。

同时由于数据采集设备受温度的影响较大，因此为了保证惯性导航精度，IF转换电路采用温度补偿技术实现全温范围的测量精度。激光陀螺捷联惯导系统实物如图4-5-3所示。

图4-5-3 激光陀螺捷联惯导系统实物图

3个陀螺、3个加速度计全部装在一个刚性块上，该刚性块可直接或通过减振基座安装在载体的机体内。大多数情况下，3个陀螺、3个加速度计在笛卡儿坐标中是相互正交的。

正交的敏感器结构使角速度和比力在3个相互垂直的方向分量能被直接测量出来，提供执行捷联计算任务所需的信息。

在航空重力测量中不需要实时处理，只需要捷联惯导系统提供加速度计和陀螺的原始测量值。