硬件架构设计 | 惯性导航系统

Posted 2021-04-10 智能与水下技术

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      惯性导航系统(INS) 是一种导航设备，它使用计算机、运动传感器( 加速度计 )和旋转传感器( 陀螺仪 )通过航位推算连续计算移动对象的位置、方向和速度(移动的方向和速度)，而不需要外部参考。

      惯性导航是一种独立的导航技术，其中加速度计和陀螺仪提供的测量值用于跟踪物体相对于已知起点、方向和速度的位置和方向。惯性测量单元通常包含三个正交速率陀螺仪和三个正交加速度计，分别测量角速度和线性加速度。通过处理来自这些设备的信号，可以跟踪设备的位置和方向。

      惯性导航应用广泛，包括飞机、航天器、潜艇和船只的导航。它还嵌入在当今大多数移动电话中，用于移动电话定位和跟踪。

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        惯性导航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、角加速度，将它对时间进行一次积分，求得运动载体的速度、角速度，之后进行二次积分求得运动载体的位置信息 ，然后将其变换到导航坐标系，得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。

丨平台式惯导系统

平台式惯性导航系统是将陀螺仪和加速度等惯性元件通过万向支架角运动 隔离系统与运动载物固联的惯性导航系统。，其惯性测量装臵(加速度计和陀螺仪)安装在机电导航平台上，以平台坐标系为基准，测量运载体运动参数。平台式 惯性导航系统通过框架伺服系统隔离了载体的角运动，因此可以获得较高的系统精度。

丨捷联式惯导系统

捷联式惯性导航系统的惯性测量设备(加速度计和陀螺仪)直接装在飞行器载体上，载体转动时，加速度计和陀螺仪的敏感轴指向也跟随转动。陀螺仪测量载体角运动，计算载体姿态角，从而确定加速度计敏感轴指向。再通过坐标变换，将加速度计输出的信号变换到导航坐标系上，进行导航计算。