慣性導(dǎo)航的應(yīng)用:慣性測量裝置,包括加速度計(jì)和陀螺儀,又稱慣性導(dǎo)航組合。前者是測量物體的加速度,后者又被叫做角速度傳感器,是測量角速度的。利用這些裝置的參數(shù),計(jì)算并導(dǎo)航看起來似乎很簡單,但是由于采樣頻率一般很高(一秒內(nèi)幾十甚至幾百次),所以累加起來誤差很容易擴(kuò)大,所以長時間的導(dǎo)航仍然有很大的困難。但是在一定的前提下,短時間內(nèi)的使用還是可行的。日常手機(jī)導(dǎo)航中,常常會出現(xiàn)隧道、高架、密林小路、高樓窄道等地段,導(dǎo)航突然不動了,直到車開到開闊地帶,導(dǎo)航中的車位圖標(biāo)才突然跳過去,體驗(yàn)非常的不好。在失去位置的時候,導(dǎo)航軟件知道速度、車輛的位置、行駛路線等信息。結(jié)合加速度傳感器提供的加速度,可以根據(jù)二次積分的方式計(jì)算出加速度產(chǎn)生的位移,然后根據(jù)初始速度計(jì)算出速度產(chǎn)生的位移,進(jìn)而推算出車輛新的位置。這樣,在沒有GNSS的情況下仍然可以繼續(xù)導(dǎo)航了。慣導(dǎo)具有輸出信息不間斷、不受外界干擾等獨(dú)特優(yōu)勢。車載領(lǐng)域慣性導(dǎo)航系統(tǒng)哪家好
慣性系統(tǒng)是利用慣性敏感器、基準(zhǔn)方向及一開始的位置信息來確定運(yùn)載體的方位、位置和速度的自主式航位推算導(dǎo)航系統(tǒng)。它至少應(yīng)由一個慣性測量裝置、一個數(shù)字計(jì)算機(jī)和一個控制顯示裝置及一個專門的精密電源所組成。運(yùn)載體的運(yùn)動是在三維空間里進(jìn)行的,它的運(yùn)動形式,一是線運(yùn)動,一是角運(yùn)動。不論線運(yùn)動還是角運(yùn)動都是三維空間的,要建立一個三維空間坐標(biāo)系,勢必要建立一個三軸慣性平臺。有了三軸慣性平臺,才能提供測量三自由度線加速度的基準(zhǔn)。測得己知方位的三個線加速度分量,通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出運(yùn)載體的運(yùn)動速度及位置,所以第1大類慣導(dǎo)系統(tǒng)方案是平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。江蘇慣性導(dǎo)航INS廠家慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種不依賴于外部信息、不易受到干擾的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。
慣性導(dǎo)航的目的是實(shí)現(xiàn)自主式導(dǎo)航,即不依賴外界信息,包括衛(wèi)星信號、北極指引等。那么慣性是如何實(shí)現(xiàn)的呢?慣性導(dǎo)航工作的關(guān)鍵原理是:它從過去自身的運(yùn)動軌跡推算出自己目前的方位。其工作技術(shù)原理不外乎就是以下三條基本公式:距離=速度×?xí)r間,速度=加速度×?xí)r間,角度=角速度×?xí)r間。首先,檢測(或設(shè)定好)初始信息,包括初始位置、初始朝向、初始姿態(tài)等。然后,用IMU時刻檢測物體運(yùn)動的變化信息。其中,加速度計(jì)測量加速度,利用原理a=F/M,測量物體的線加速度,然后乘以時間得到速度,再乘以時間就得到位移,從而確定物體的位置;而陀螺儀則測量物體的角速率,以物體的初始方位作為初始條件,對角速率進(jìn)行積分,進(jìn)而時刻得到物體當(dāng)前方向;還有電子羅盤,能在水平位置確認(rèn)物體朝向。這3個傳感器可相互校正,得到較為準(zhǔn)確的姿態(tài)參數(shù)。
加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵元件之一。依靠它對比力的測量,完成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)確定載體的位置、速度以及產(chǎn)生跟蹤信號的任務(wù)。載體加速度的測量必須十分準(zhǔn)確地進(jìn)行,而且是在由陀螺穩(wěn)定的參考坐標(biāo)系中進(jìn)行。在不需要進(jìn)行高度控制的慣導(dǎo)系統(tǒng)中,只要兩個加速度計(jì)就可以完成以上任務(wù),否則是應(yīng)該有三個加速度計(jì)。加速度計(jì)的分類:按照輸入與輸出的關(guān)系可分為普通型、積分性和二次積分型;按物理原理可分為擺式和非擺式,擺式加速度計(jì)包括擺式積分加速度計(jì)、液浮擺式加速度計(jì)和撓性擺式加速度計(jì),非擺式加速度計(jì)包括振梁加速度計(jì)和靜電加速度計(jì);按測量的自由度可分為單軸、雙軸、三軸;按測量精度可分為高精度(優(yōu)于10?4m/s2)、中精度(10-2m/s2–10-3m/s2)和低精度(低于0.1m/s2)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)是一種自主式推算導(dǎo)航技術(shù),不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量。
慣性導(dǎo)航是怎么工作的呢?假設(shè)三軸加速度計(jì),x軸一直指向東方,y軸一直指向北方,z軸一直指向天上,那么慣性導(dǎo)航的任務(wù)就變得特別簡單,x軸方向上加速度的積分,就是經(jīng)度的變化率,y軸方向上加速度的積分,就是緯度的變化率,z軸方向上加速度的積分,就是高度的變化率。有了經(jīng)緯度的變化率以及經(jīng)緯度的初始值,我們就很容易能夠求得物理當(dāng)前所在的位置。這樣看來,如果不關(guān)注物體的朝向,只用加速度計(jì)就能實(shí)現(xiàn)慣性導(dǎo)航。然而實(shí)際上,我們還必須借助陀螺儀,簡單的原因就是,你如何不借助陀螺儀就能讓三軸加速度計(jì)x,y,z三個軸的指向一直保持東,北和天呢?根據(jù)上面的原理想法分析,人們就設(shè)計(jì)出了一款平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(GINS)。這個系統(tǒng)說簡單點(diǎn),就是設(shè)計(jì)了一個會自動調(diào)節(jié)的慣性平臺,不管物體怎么轉(zhuǎn)動,平臺能始終保持姿態(tài)不變。其他的導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位時是一個個點(diǎn),而慣性導(dǎo)航的地位卻是連續(xù)的曲線,這也是一大優(yōu)勢。江蘇慣性導(dǎo)航INS廠家
慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。車載領(lǐng)域慣性導(dǎo)航系統(tǒng)哪家好
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過對陀螺儀測量的角速度進(jìn)行積分運(yùn)算和坐標(biāo)變換,計(jì)算車體的姿態(tài)角(橫滾、俯仰角)和方位角。根據(jù)姿態(tài)角可以計(jì)算出重力加速度在各個坐標(biāo)軸上的分量,加速度計(jì)測量得的各軸加速度,減去重力加速度分量后積分,得到速度和位置。慣導(dǎo)計(jì)算得到的狀態(tài),用于預(yù)測車輛當(dāng)前的位置,再和衛(wèi)星定位接收機(jī)得到的位置(或觀測數(shù)據(jù))進(jìn)行比較。比較的偏差包含了慣導(dǎo)的推算誤差和衛(wèi)星接收機(jī)的定位誤差,通過數(shù)據(jù)融合算法進(jìn)行加權(quán)后,用于修正慣導(dǎo)的預(yù)測,讓慣導(dǎo)的預(yù)測越來越準(zhǔn)確。車載領(lǐng)域慣性導(dǎo)航系統(tǒng)哪家好
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