捷联惯导系统(SINS)是在平台式惯导系统之上发展来的,它是一种无框架系统,是由三个速率陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成。捷联惯导系统的陀螺和加速度计直接固连在载体上作为测量标准,它跟平台式扰握惯导系统区别就在于不再由机电平台,而是在计算机内建立一个数学平台,其飞行器姿态数据通过计算机得到。
(1)捷联式惯性导航系统 在工作时不依赖外界信息,也不向外界辐射能量,不易受到破坏,是一种无框架自主式导航系统。
(2)省去了机械平台,陀螺仪和加速度计直接安装在飞行器上,使系统体积小、重量轻、成本低、维护起来也比较方便。但陀螺仪和加速度计直接承受飞行器的振动、冲击和角运动,因而会产生附加的动态误差。这对陀螺仪和加速度计就有更高的要求。
(3)仪器测出信号后,要通过计算机的计算,才能得出所需要的导航参数。这种系统需要进行坐标变换,而且必须进行实时计算,因而要求计算机具有很高的运算速度和较大的容量。
针对惯性导航系统成本较高精度低无法广泛使用,Yach正在设计一种新型的自主式惯性导航系统,采用DSP作为导航解算和控制的核心处理器.导航解算算法利用四元 数理论进行编写,进而确纤誉定载体的速度、位缓竖庆置和姿态。使捷联式惯导的成本降低、精度更加准确,希望捷联式惯性导航能更快的出现在市场上,更多捷联式惯导的内容,雅驰实业!
惯导系统主要分为平台式惯导系统和捷联式惯导系统两大类。惯导系统(INS)是一种不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统,具有隐蔽性好,可在空中、地面、水下等各种复杂环境下工作的特点。捷联惯导系统(SINS)是在平台式惯导系统基础上发展而来的,它是一种无框架系统,由三个速率陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成。平台式惯导系统和捷联式惯导系统的主要区别是:前者有实体的物理平台,陀螺和加速度计置于陀螺稳定的平台上,该平台跟踪导航坐标系,以实现速度和位置解算,姿态数据直接取自于平台的环架;后者的陀螺和加速度计直接固连在载体上作为测量基准,它不再采用机电平台,惯性平台的功能由计算机完成,即在计算机内建立一个数学平台取代机电平台的功能,其飞行器姿态数据通过计算机计算得到,故有时也称其为数学平台,这是捷联惯导系统区别于平台式惯导系统的根本点。由于惯性元有固定漂移率,会造成导航误差,因此,远程导弹、飞机等武器平台通常采用指令、GPS或其组合等方式对惯导进行定时悄指修正,以获取持续准确的位置参数。如采用指令+捷联式惯导、GPS+惯导(GPS/INS)。美国的战斧巡航导弹采用了GPS+INS +地形匹配组合导航。惯导系统基本工作原理是以牛顿力学定律为基础,通过测量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,之后将其变换到导航坐标系,得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。对捷联惯导系统而言,平台的作用和概念体现在计算机中,它是写在计算机中的方向余弦阵。直接安装在载体上的惯性元件测得相对惯性空间的加速度和角加速度是沿载体轴的分量,将这些分量经过一个坐标转换方向余弦阵,可以转换到要求的计算机坐标系内的分量。如果这个矩阵可以描述载体和地理坐标系之间的关系,那么载体坐标系测得的相对惯性空间的加速度和角速度,经过转换后便可得到沿地理坐标系的加速度哪运乎和角速度分量,有了已知方位的加速度和角速度分量之后,导航计算机便可根据相应的力学方程解出要求的导航和姿态参数来。捷联惯导系统和平台式惯导系统一样,能精确提供载体的姿态、地速、经纬度等导航参数。但平台式惯导系统结构较复杂、可靠性较低、故障间隔时间较短、造价较高,为可靠起见,通常在一个运载体上要配用两套惯导装置,这就增加了维修和购置费用。在捷联惯导系统中,由于计算机中存储的方向余弦解析参考系取代了平台系统以物理形式实现的参考系,因此,捷联惯导系统有以下独特优点。(1)去掉了复杂的平台机械系统,系统结构极为简单,减小了系统的体积和重量,同时降低了成本,简化了维修,提高了可靠性。(2)无常用的机械平台,缩短了整个系统的启动准备时间,也消除了与平台系统有关的误差。(3)无框架锁定系统,允许全方位(全姿态)工作。(4)除能提供平台式系统所能提供的所有参数外,还可以提供沿弹体三个轴的速度和加速度信息。但是,由于在捷联惯导系统中,惯性元件与载体直接固连,其工作环境恶劣,对惯性元件及机(弹)载计算机等部件也提出了较高的要求。(1)要求加速度表在宽动态范围内具有高性能、高可靠性,且能数字输出。(2)因为要保证大攻李悉角下的计算精度,对计算机的速度和容量都提出了较高的要求。
惯性导航系统是建立在牛顿经典力学定律的基础上。牛顿定律告诉我们,外力将产生一个成比例的加速度。由于加速度可以测定,所以,通过用加速度对时间连续积分就可计算出速度和位置的变化。一个惯性导航系统通常包含3个加速度计,每个加速度计可以检测单一方向的加速度。安装时三个加速度计敏感轴相互垂直。
载体相对惯性坐标系的转动可以利用陀螺敏感器来检测;载体的转动用于确定加速度计每一时刻的方位。有了这些信息,就可以把加速度分解到惯性坐标系。
惯性导航系统与载体固连在一起的系统称之为捷联惯导系统,它包含提供角速度的3个陀螺(比如二频机抖激光陀螺)、提供比力测量值的3个加友野速度计及其IF转换电路、数据采集板等。激光陀螺捷联惯导系统的结构如图4-5-2所示。
图4-5-2 激光陀螺捷联惯导系统的结构示意图
加速度计作为航空重力没告基仪的核心传感器,其分辨率、枯谨精度和稳定性是航空重力仪整体精度的重要影响因素。由于加速度计的精度受温度的影响较大,因此需要对加速度计进行精密的温度控制。
同时由于数据采集设备受温度的影响较大,因此为了保证惯性导航精度,IF转换电路采用温度补偿技术实现全温范围的测量精度。激光陀螺捷联惯导系统实物如图4-5-3所示。
图4-5-3 激光陀螺捷联惯导系统实物图
3个陀螺、3个加速度计全部装在一个刚性块上,该刚性块可直接或通过减振基座安装在载体的机体内。大多数情况下,3个陀螺、3个加速度计在笛卡儿坐标中是相互正交的。
正交的敏感器结构使角速度和比力在3个相互垂直的方向分量能被直接测量出来,提供执行捷联计算任务所需的信息。
在航空重力测量中不需要实时处理,只需要捷联惯导系统提供加速度计和陀螺的原始测量值。

捷联惯导系统(SINS)是在平台式惯导系统之上发展塌哪来的,它是一种无框架系统,是由三个速率陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成。捷联惯导系统的陀螺和加速度计直接固连在载体上作为测量标准,它跟平台式惯导系统区别就在于不再由机电平台,而是在计算机内建立一个数学平台,其飞行器姿态数据通过计算机得到。
捷联式惯性导航的原理和其他惯性导航的原理是相似的,能直接模拟导航坐标系,导航计算比较简单。此外,捷联式惯导系统能精确的提供载体的姿态、地速、经纬度等参数,它独特的优点也和平台式惯导系统形成对比。
雅驰实业的惯性导航系统根据平台式惯性导航的陵迹原理尺衫并和结构,推出了最新的捷联式惯性导航,它相对于平台式减小了系统的体积和重量、降低了成本、提高了可靠性,没有常用的机械平台,缩短系统的启动时间。如有意愿点击雅驰实业!
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