惯性导航的应用和发论展文.docxVIP

南 京 理 工 大 学导航定位技术概论课论文作 者:学 号：学院(系):专 业:题 目:惯性导/神农百草膏航的发展与应用指导者： 2012 年 9 月论 文 摘 要惯性导航技术，主要通过陀螺仪和加速度计测量载体的角速率和加速度信息，经积分运算得到载体的速度和位置信息。惯导有平台式惯导系统和捷联惯导系统。本论文阐述了惯性导航的原理，惯性导航发展历程以及应用。【关键词】 平台式惯导，捷联式惯导，组合导航，发展及应用目 次1 引言…………………………………………………………………………………2 惯性导航系统原理…………………………………………………………………2.1惯性导航定位系统中的基本关系……………………………………………2.2平台式惯性导航定位系统……………………………………………………2.3捷联式惯性导航定位系统……………………………………………………3 惯性导航技术的发展………………………………………………………………3.1惯性导航的发展历程…………………………………………………………3.2惯性导航和其他筋络速通导航方式的组合……………………………………………4 惯性导航技术的应用………………………………………………………………结束语………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………1 引言惯性导航是一门综合了机电、光学、数学、力学、控制及计算机等学科的尖端技术，是现代科学技术发展到一定阶段的产物。惯导系统能够连续地提供载体的全部导航、制导参数(位置、姿态角、线速度、角速度)，故广泛应用于航海、航天、航空领域，特别是军事领域。2 惯性导航系统原理2.1惯性导航定位系统中的基本关系 惯性导航系统是以陀螺和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统该系统根据陀螺的输出建立起导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体的速度和位置。导航解算的加速度信息必须是导航坐标系内的数学向量。可通过两种途径实现这一要求。一种途径是将加速度计安装在稳定平台上，稳定平台由陀螺控制，使平台始终跟踪要求的导航坐标系，这种系统就叫做平台式惯性导航系统。另一种途径是将加速度计和陀螺都直接安装在运载体上，陀螺输出用来解算运载体相对导航坐标系的姿态变换矩阵，加速度计输出经姿态阵变换至导航坐标系内，这相当于建立起来数学平台，这种系统叫做捷联式惯性导航系统。[1]2.2平台式惯性导航定位系统指北方位惯导系统: 平台坐标系各轴即陀螺和加速度计的敏感轴与地理坐标系各轴始终保持重合的平台式惯导系统。自由方位惯导系统: 方位陀螺不施矩，水平陀螺控制平台始终保持水平. 在极区仍存在导航计算溢出的问题，解决方法是采用格网坐标法。游移方位惯导系统: 平台座标系仍然是地平坐标系，方位跟踪地球的自转。计算量比自由方位小，所以是水平式平台惯导设少林活络膏计首选，LTN-72系列惯导和国产平台式航空惯导都属于游移方位系统。2.3捷联式惯性导航定位系统原理如下图： 导航加速度计和陀螺直接安装在载体上。用陀螺测量的角速度信息减去计算的导航坐标系相对惯性空间的角速度量，得载体坐标系相对导航坐标系的角速度w，即 w=，利用该信息计算姿态矩阵，然后将加速度信息转换到惯性坐标系或当地地理坐标系中，从而实现“数字平台”，然后再进行速度位置的计算。[2]3 惯性导航技术的发展3.1 惯性导航技术的发展历程惯性导航技术，作为一门高科技尖端技术，早在1687年，牛顿三大定律的建立成为了惯性导航的理论基础；到1852年，傅科提出了陀螺的定义、原理以及应用设想；再到1908年，安修茨研制造出了世界上第一台摆式陀螺罗经，以及1910年提出的舒勒调谐原理，这就属于第一代惯性技术，这一代技术奠定了整个惯性导航发展的基础。于20世纪40年代火箭发展的初期，第二代惯性技术开始出现。其主要研究内容从惯性仪表技术发展扩展到惯性导航系统的应用。首先是惯性技术在德国V-2火箭上的第一次成功应用，但由于陀螺和加速度计精度很低，惯性系统设计又十分粗糙，又实现不了休拉调谐要求，加上控制系统十分原始，制导精度极低，在轰炸伦敦的过程中，有1/4的V-2火箭提前掉入大海。到50年代中后期，0．5nmile／h的单自由度液浮陀螺平台惯导系统研发并应用成功[3]。接着1968年，漂移约为0．0050／h的G684型动压陀螺研制成功。在70年代中期，第三代惯性技术出现了一些新型陀螺、加速度计和相应的惯性导航系统。其研究目标是进一步提高INS的性能并通过多种技术途径来扩展和应用惯性技术。这一阶段的主要陀螺包括：动力调谐陀螺、静电陀螺、环形激光陀螺、干涉式光纤陀螺等。 惯性导航技术发展依靠三方面科学技术发展的支持：新概念测量原理和新型惯性器件，先进制造工