惯性导航系统的优缺点

惯性导航系统

INS全称惯性导航系统，也称为惯性导航系统，有时也称为惯性导航系统。惯性导航系统是利用安装在载体上的陀螺仪和加速度计来确定载体位置的系统。通过陀螺仪和加速度计的测量数据，可以确定载体在惯性参考坐标系中的运动，并计算出载体在惯性参考坐标系中的位置。

与其他类型的导航系统不同，惯性导航系统是完全自主的，因为它们既不发射也不接收来自外部的信号。惯性导航系统在导航开始时必须准确地知道车辆的位置，并且惯性测量值用于估计启动后的位置变化。

惯性导航系统包含三个加速度计，每个加速度计对一个方向的加速度敏感，通常彼此垂直。为了参照惯性参考坐标系进行导航，必须跟踪加速度计的方向。陀螺仪可以用来检测载体相对于惯性参考坐标系的旋转运动，从而可以确定加速度计在任何时候的方向。利用这些信息，我们可以将加速度分解成参考坐标系并进行积分。

惯性系统是一种自主航位推算导航系统，它利用惯性传感器、参考方向和初始位置信息来确定载体的方位、位置和速度。它至少应包括一个惯性测量装置、一台数字计算机、一个控制显示装置和一个专用精密电源。载体的运动在三维空间中进行。它的运动形式有直线运动和角运动。直线运动和角运动都是三维空间。为了建立三维坐标系，需要建立三轴惯性平台。三轴惯性平台可以为测量三自由度的线加速度提供参考。测量已知方位角的三个线加速度分量，通过计算机计算载体的移动速度和位置。因此，第一类惯导系统方案是平台惯导系统。没有“机电”平台，惯性分量陀螺仪和加速度计直接安装在载体上，在计算机中建立“数学”平台。通过复杂的计算和变换，可以得到载体的速度和位置。这种机电平台惯导系统是第二类惯导系统方案，称为捷联惯导系统。根据核心传感器的不同用途，INS还可分为RLG INS、FOG INS、DTG INS和MEMS INS。

惯性导航系统具有以下优点:

1.因为惯性导航系统不依赖于任何外部信息，是一个不从外部辐射能量的自主系统。因此具有良好的隐蔽性，不受外界电磁干扰的影响;

2.惯性导航系统可以在天空、地面甚至水下全天工作。

3.惯性导航系统可以提供位置、速度、方位角和姿态角数据，得到的导航信息是连续的、低噪声的。

4.数据更新率高，短期精度高，稳定性好。

缺点

1.由于集成导航系统，定位误差随时间增大，长期精度较差;

2.每次使用前需要较长的初始对准时间;

3.设备更贵;

4.无法提供时间信息。

近年来，中国的惯性导航技术取得了很大的进步。液体浮动陀螺平台惯性导航系统和动态调谐陀螺四轴平台系统先后应用于长征系列运载火箭。其他小型化捷联惯导系统、光纤陀螺仪惯导系统、激光陀螺仪惯导系统以及匹配GPS校正的惯导系统也广泛应用于战术制导武器、飞机、舰船、运载火箭、航天器等。例如，漂移速率为0.01°~0.02°/h的新型激光陀螺捷联系统在新型战斗机上的试飞，漂移速率小于0.05°/h的光纤陀螺捷联惯导系统在舰艇和潜艇上的应用，小型化柔性捷联惯导系统在各种导弹制导武器上的应用，大大提高了我军装备的性能。

审核编辑 黄宇