平台式惯性导航系统原理及应用ppt课件

§3.5 平台式惯性导航系统的基本原理1、平台式惯导系统的基本组成原理平台式惯导系统的核心是一个惯性级的陀螺稳定平台，它确定了一个平台坐标系(用p 来标识)p p p z y ox ，三个惯性级的加速度计的敏感轴分别沿三个坐标轴的正向安装，测得载体的加速度信息就体现为比力f v在平台坐标系中的三个分量p x f 、p y f 和p z f 。

如果使平台坐标系精确模拟其一选定的导航坐标系(用n 来标识)n n n z y ox ，也便得到了比力在导航坐标系中的三个分量n x f 、n y f 和n z f ，通过必要的计算和补偿，可从中提取出载体相对导航坐标系的加速度矢量v&v 的三个分量，再通过两次积分，可得到载体相对导航坐标系的速度和位置。

平台式惯导系统按所选定的导航坐标系的不同又可分为：1）当地水平面惯性导航系统。

这种系统的导航坐标系是一种当地水平坐标系，即平台系的两个轴p ox 及p oy 保持在水平面内，p oz 轴与地垂线相重合。

由于两个水平轴可指向不同的方位，故这种系统又可分为（1）指北方位惯导系统。

这种系统在工作时p ox 指向地理东向(E)，p oy 指向地理北向(N)，即平台系模拟当地地理坐标系(用t 来标识)t t t z y ox 。

(2) 自由方位惯导系统。

在系统工作中，平台p oy 轴不跟踪地理北向而是与正北方向夹某个角度)(t α，称自由方位角。

由于)(t α可以有多种变化规律，因此又有自由方位、游动方位等区分。

2) 空间稳定惯导系统。

这种系统的导航坐标系为惯性坐标系(用i 来标识)，一般采用原点定在地心的惯性坐标系。

i oz 轴与地轴重合指向北极，i ox 、i oy 轴处于地球赤道平面内，但不随地球转动（x 轴指向春分点）。

与当地水平面惯导系统相比，平台所取的空间方位不能把运动加速度和重力加速度分离开，而要依靠计算机进行补偿。

我们知道，地球相对惯性空间是转动的，因而在地表任何一点的水平坐标系也在随之一道转动。

第8章平台式惯性导航系统原理及应用平台式惯性导航系统（Inertial Navigation System，简称INS）是一种基于惯性传感器的导航系统，它通过测量和积分加速度和角速度来得出飞行器在空间中的位置、速度和姿态。

平台式INS由惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，简称IMU）和数据处理单元组成，广泛应用于航空、航天、海洋、地质勘探等领域。

平台式INS的原理是基于牛顿第二定律和角动量守恒定律。

当飞行器作加速度和角速度运动时，惯性传感器会感知到这些运动并输出相应的信号。

IMU通常由加速计和陀螺仪组成，加速计用于测量加速度，陀螺仪用于测量角速度。

通过对加速度和角速度进行积分，可以得到飞行器在三维空间中的位置、速度和姿态。

平台式INS的应用十分广泛。

在航空领域，它被用于航空器的导航、制导和控制系统，可以实现自主飞行和目标跟踪。

在航天领域，它被用于航天器的姿态控制和轨迹修正。

在海洋领域，它被用于船舶和潜艇的导航和定位。

在地质勘探领域，它被用于测量地震波和地壳变动。

平台式INS具有许多优点。

首先，它不受外界环境的影响，可以在任何条件下进行导航。

其次，它具有高精度和高精度保持能力，可以提供精确的导航信息。

再次，它具有良好的可靠性和稳定性，可以长时间运行而不受干扰。

然而，平台式INS也存在一些局限性。

首先，积分误差会随时间的推移累积，导致导航精度下降。

其次，惯性传感器本身存在零偏和尺度因素等误差，需要进行校准和补偿。

再次，平台式INS在长时间无法接收外部定位信息的情况下，会出现漂移现象，导航精度降低。

为了克服这些问题，常常采取多传感器融合的方法，将惯性传感器与其他定位系统（如全球定位系统）相结合，以提高导航精度和可靠性。

另外，还可以使用自适应滤波和状态估计算法对积分误差和传感器误差进行校正和补偿。

总之，平台式惯性导航系统是一种基于惯性传感器的导航系统，通过测量和积分加速度和角速度来得出飞行器在空间中的位置、速度和姿态。

第8章平台式惯性导航系统原理及应用分解导航系统是指通过利用一些特定设备和技术，能够确定用户在地球表面的位置、速度和方向等信息的系统。

其中，惯性导航系统是一种通过测量加速度和角速度来获得位置和姿态等信息的导航系统。

平台式惯性导航系统是一种常见的惯性导航系统，具有广泛的应用领域。

平台式惯性导航系统主要由陀螺仪和加速度计两部分组成。

陀螺仪用于测量角速度，而加速度计用于测量加速度。

通过分析和处理这些测量数据，可以计算出导航系统的位置、速度和姿态等信息。

在平台式惯性导航系统中，陀螺仪和加速度计通常被安装在一个机械平台上，该平台可以旋转和倾斜。

当导航系统发生运动时，陀螺仪和加速度计可以测量出相应的角速度和加速度，进而计算出导航系统的姿态和加速度。

平台式惯性导航系统的原理是基于牛顿力学中的惯性定律。

根据惯性定律，一个物体在没有外力作用时，将保持其匀速直线运动状态，或者保持其静止状态。

因此，当平台式惯性导航系统没有受到其他力的影响时，陀螺仪和加速度计的测量数据可以被用来计算导航系统的姿态和加速度。

平台式惯性导航系统具有广泛的应用领域。

首先，它被广泛应用于航空航天领域。

在飞机和航天器的飞行过程中，由于缺乏地面参考，惯性导航系统可以提供稳定和精确的位置和姿态信息，从而保证飞行的安全和稳定性。

其次，平台式惯性导航系统也被广泛应用于海洋领域。

在海上航行中，由于海上条件的复杂性，常规导航系统容易受到干扰和影响。

而平台式惯性导航系统可以通过测量姿态和速度等信息来提供可靠的导航支持。

另外，平台式惯性导航系统还被应用于无人驾驶车辆、船舶和机器人等领域，以及医疗设备和工业自动化等领域。

总结起来，平台式惯性导航系统是一种通过测量陀螺仪和加速度计的数据来计算导航系统姿态和加速度的导航系统。

它的工作原理基于惯性定律，广泛应用于航空航天、海洋、无人驾驶和医疗设备等领域。