通信导航监视系统4.5惯性导航系统.pptVIP

4.2.1 惯性导航系统(INS) 惯性导航是什么？ 利用惯性敏感元器件(加速度计和陀螺仪)测量飞机相对惯性空间的线运动和角运动参数，在给定的运动初始条件下，由计算机推算出飞机的姿态、方位、速度和位置等参数，从而引导飞机完成预定的航行任务。 惯性导航系统的发展： 1923年，德国教授舒勒发表 “舒勒摆”理论； 1942年，德国V－2火箭安装初级的惯导系统。 1949－1950年，美国麻省理工学院和北美航空公式研制出第一台惯性导航平台。 1954年，惯导系统在飞机上试飞成功； 1956年，我国开始研究惯性导航系统； 二十世纪50－60年代，惯性导航系统主要用于军事，70年代，广泛用于各方面。 飞机安装惯导系统的情况： B707安装LTN－51 B747SP安装LTN－72R B737、B757、B767、A310等安装的惯性基准系统 惯导系统的优点： 1、完全自主式的导航系统 2、系统校准后短时定位精度高 惯导系统的缺点： 存在积累误差。 惯导系统的功能和组成 一、惯导系统的主要功能 1、自动测量飞机各种导航参数和飞行控制参数，供飞行员使用 PPOS、MH、T、WD/WS、DA、XTK、TKE、俯仰角、倾斜角等 2、与飞机其他控制系统相配合，完成对飞机的人工或自动控制(或制导) 二、惯导系统的组成 加速度计 惯性导航平台 导航计算机 控制显示器 二、惯导系统的组件 1、惯性导航组件(INU) 主要完成导航参数的测量和计算 2、控制显示组件(CDU) 导航参数的显示、初始数值的引入、系统试验、故障显示和告警等。 3、方式选择组件(MSU) 控制系统的工作状态，它包括断开、准备、校准、导航、姿态基准等方式。 4、备用电池组件(BU) 惯性导航系统的基本原理 惯导系统的基本原理 测量的最基本的导航参数： 地速和位置 测地速 测位置 惯导系统的种类 结构分： 平台式惯导系统 捷联式惯导系统 坐标分： 当地水平惯导系统 空间稳定惯导系统 一、平台式惯导系统 (一)平台式惯导系统分类 1、半解析式惯导系统(飞机) 2、解析式惯导系统(工作时间短) 3、几何式惯导系统(船舶及潜艇) (二)指北方位惯导系统 平台台面在水平面内，并有一轴始终指向北方。 特点： 1、可以直接提供俯仰、倾斜和航向信号； 2、对计算机要求较低 3、缺点：不能工作在高纬度地区 N71°、S67° (三)游动方位惯性导航系统 平台台面在水平面内，方位即不指北，也不指惯性空间。 特点： 1、克服了指北方位惯导系统的一些缺点 2、可以进行全球导航，基本不受极区的影响 3、位置计算仍有溢出问题，在极区飞行要采 用其他辅助手段 4、对计算机要求较高 (四)平台式惯导系统的原理 二、捷联式惯导系统 (一)捷联式惯导系统的原理 1、地理坐标系与机体坐标系的转换 航向ψ、俯仰角θ、倾斜角ν 为了计算飞机的即时位置，地球坐标系与东北地理坐标系的转换： 该矩阵可表示为： 计算机来完成导航平台的功能-----数学平台 数学平台的功能： 姿态矩阵的计算，加速度信息的坐标变换，姿态航向角的计算。 过程：角速度------姿态矩阵------变换加速度坐标系------计算姿态和航向信息 惯导系统的初始对准 惯导系统初始化内容： 给定初始条件，惯导平台的初始对准，陀螺仪的测漂和定标。 一、初始对准的方法和分类 1、对准方法：受控式对准，自主式对准 2、对准精度：粗对准，精对准 3、自主式对准包括：水平对准和方位对准 系统自对准过程中不准移动飞机，但阵风、加油、等上旅客及货物对自对准无多大影响。 二、平台式惯导系统的初始对准 (一)惯导系统的对准实质 在惯导系统开始工作时，将平台调整到预定的