《惯性导航系统》PPT课件

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1、惯性导航系统王金龙 2018.4.17 惯性导航系统的定义惯性导航系统的原理惯性导航系统的优缺点惯性导航系统惯性导航系统的分类惯性导航系统的运用惯性导航系统的产品 惯 性 导 航 是 利 用 陀 螺 仪 和 加 速 度 计 这 两 种 惯 性敏 感 器 ， 通 过 测 量 载 体 加 速 度 和 角 速 度 而 实 现的 自 主 式 导 航 方 法 。 航 姿 参 考 系 统 （ AHRS） 包 括 多 个 轴 向 传 感 器 ， 能 够 为 飞 行器 提 供 航 向 ， 横 滚 和 侧 翻 信 息 ， 这 类 系 统 用 来 为 飞 行 器 提供 准 确 可 靠 的 姿 态 与 航 行 信

2、息 。 惯 性 导 航 （ Inertial Navigation） 是 20 世 纪 中 期 发 展 起 来 的 自 主 式 的 导 航 技 术 。 通 过 惯 性 测 量组 件 （ IMU） 测 量 载 体 相 对 惯 性 空 间 的 角 速 率 和 加 速 度 信 息 ， 利 用 牛 顿 运 动 定 律 自 动 推 算 载 体 的 瞬时 速 度 和 位 置 信 息 ， 具 有 不 依 赖 外 界 信 息 、 不 向 外 界 辐 射 能 量 、 不 受 干 扰 、 隐 蔽 性 好 的 特 点 ， 且 惯导 系 统 能 连 续 地 提 供 载 体 的 全 部 导 航 、 制 导 参 数 （

3、位 置 、 线 速 度 、 角 速 度 、 姿 态 角 ） 。按 照 惯 性 导 航 组 合 在 飞 行 器 上 的 安 装 方 式1.平 台 式 惯 导 系 统2.捷 联 惯 导 系 统捷 联 惯 性 导 航 系 统 1.速 率 型 惯 性 导 航 系 统2.位 置 型 惯 性 导 航 系 统 陀螺测斜仪简介 惯 性 导 航 系 统 通 常 由 惯 性 测 量 装 置 、 计 算 机 、 控 制 显 示 器 等 组 成 。 惯 性 测 量 装 置 包 括 加速 度 计 和 陀 螺 仪 ,又 称 惯 性 导 航 组 合 。 3个 自 由 度 陀 螺 仪 用 来 测 量 飞 行 器 的 三 个

4、转 动 运 动 ；3个 加 速 度 计 用 来 测 量 飞 行 器 的 3个 平 移 运 动 的 加 速 度 。 计 算 机 根 据 测 得 的 加 速 度 信 号 计算 出 飞 行 器 的 速 度 和 位 置 数 据 。 控 制 显 示 器 显 示 各 种 导 航 参 数 。惯 性 测 量 单 元 是 测 量 物 体 三 轴 姿 态 角 (或 角 速 率 )以 及 加 速 度 的 装 置 。 一 般 的 ， 一 个 IMU包 含 了 三 个单 轴 的 加 速 度 计 和 三 个 单 轴 的 陀 螺 ， 加 速 度 计 检 测 物 体 在 载 体 坐 标 系 统 独 立 三 轴 的 加 速 度

5、 信 号 ， 而陀 螺 检 测 载 体 相 对 于 导 航 坐 标 系 的 角 速 度 信 号 ， 测 量 物 体 在 三 维 空 间 中 的 角 速 度 和 加 速 度 ， 并 以 此解 算 出 物 体 的 姿 态 。 在 导 航 中 有 着 很 重 要 的 应 用 价 值 。航 姿 参 考 系 统 与 惯 性 测 量 单 元 IMU的 区 别 在 于 ， 航 姿 参 考 系统 (AHRS)包 含 了 嵌 入 式 的 姿 态 数 据 解 算 单 元 与 航 向 信 息 ， 惯性 测 量 单 元 (IMU)仅 仅 提 供 传 感 器 数 据 ， 并 不 具 有 提 供 准 确 可 靠 的 姿

6、态 数 据 的 功 能 。 惯 性 导 航 技 术 的 优 点 有 ：（ 1） 由 于 它 是 不 依 赖 于 任 何 外 部 信 息 也 不 向 外 部 辐 射 能 量 的 自 主 式 系 统 故 隐 蔽 性 好 且 不 受外 界 电 磁 干 扰 的 影 响 ；（ 2） 可 全 天 侯 全 球 、 全 时 间 地 工 作 于 空 中 地 球 表 面 乃 至 水 下 （ 3） 能 提 供 位 置 、 速 度 、 航 向 和 姿 态 角 数 据 ， 所 产 生 的 导 航 信 息 连 续 性 好 而 且 噪 声 低 （ 4） 数 据 更 新 率 高 、 短 期 精 度 和 稳 定 性 好 缺 点

7、 是 ：（ 1） 由 于 导 航 信 息 经 过 积 分 而 产 生 ， 定 位 误 差 随 时 间 而 增 大 ， 长 期 精 度 差 ；（ 2） 每 次 使 用 之 前 需 要 较 长 的 初 始 对 准 时 间 ；（ 3） 设 备 的 价 格 较 昂 贵 ；（ 4） 不 能 给 出 时 间 信 息 。 陀螺测斜仪简介 惯 性 导 航 系 统 用 于 各 种 运 动 机 具 中 ， 包括 飞 机 、 潜 艇 、 航 天 飞 机 等 运 输 工 具 及 导弹 ， 然 而 成 本 及 复 杂 性 限 制 了 其 可 以 应 用的 场 合 。 AHRS 原 本 起 源 于 飞 行 器 相 关 技

8、 术 ， 但 是 近 几 年 随 着 成 本的 器 件 成 本 的 不 断 降 低 也 被 广 泛 的 应 用 于 机 动 车 辆 与 无人 机 ， 工 业 设 备 ， 摄 像 与 天 线 云 台 ， 地 面 及 水 下 设 备 ，虚 拟 现 实 ， 生 命 运 动 科 学 分 析 ， 虚 拟 现 实 ， 游 戏 界 面 ， 室 内 定 位 等 需 要 三 维 姿 态 测 量 的 产 品 中 ER-Raw Rate Gyro Attitude Heading Reference System： .用 于 大 型 船 舶 ， 在 颠 簸 的 水 域 进 行 长 途 航 行 ; ER-Fiber

9、Optic Attitude Heading Reference System： 应 用 于 航 空 、 航 天 、 武 器 、 战 术 导 弹 等 领 域 。 IMU公 司 产 品ER-1D激 光 惯 性 测 量 装 置 : 它 可 广 泛 应 用 于 产 品 的 开 发 和 研 究 中 ， 惯性 综 合 导 航 ， 定 位 方 向 ， 姿 态 位 置 测 量 等 。 适 用 于 各 种 捷 联 式 高 精 度 定 位 和 定 位 设 备 /gnss惯 性集 成 导 航 系 统 、 移 动 测 量 系 统 、 高 速 铁 路 和 高 速 公 路 测量 系 统 ， 以 及 航 空 摄 影 、

10、航 空 测 绘 、 现 场 测 试 、 地 下 航行 和 其 他 印 刷 设 备 的 精 度 。 ER-IMU32激 光 惯 性 测 量 装 置 : 陀螺测斜仪简介 ER-3100 MEMS惯 性 测 量 装 置 :集 成 导 航 和 惯 性 制 导 系 统 ， 飞 行 控 制和 导 航 系 统 、 航 姿 参 考 系 统 、 天 线 、相 机 和 平 台 稳 定 系 统 。 ER-3200 MEMS惯 性 测 量 装 置 :综 合 导 航 系 统 和 惯 性 制 导 系 统 ,飞 行 控制 和 制 导 系 统 ,姿 态 航 向 参 考 系 统(AHRS),天 线 、 摄 像 机 和 平 台

11、的 稳 定 ER-711 MEMS惯 性 测 量 装 置 : ER-5500 FOG IMU :该 应 用 是 测 绘 、 测 量 、 制 导 弹 药 、 民 用 航 空 、 车 辆 和 其 他 特 殊 设 备 等智 能 弹 药 (JDAM);航 空 测 绘 ;车 辆 导 航 和 定 位 ;姿态 控 制 ;起 伏 测 量 ;组 合 导 航 系 统 ; 陀螺测斜仪简介 ER-80 FOG IMU智 能 弹 药 (JDAM)、 航 空 测 绘 车 辆 导 航 、 定位 、 姿 态 控 制 、 组 合 导 航 系 统 ； 轨 道 监 视 惯 性 导 航 系 统 ：轨 道 监 测 惯 性 导 航 系

12、统 是 一 种 精 密 测 量 仪 器 。 它 可 以 实 现 精 密 测 量端 面 和 中 线 坐 标 ,是 便 携 式 轨 道 探 测 器 的 核 心 组 件 ,可 以 实 现 轨 道 安慰 (高 、 低 、 铁 路 ),计 ,超 高 ,三 角 孔 几 何 参 数 、 测 量 精 度 高 和 低 /铁路 的 毫 米 ,高 可 靠 、 精 度 高 、 操 作 方 便 等 ,管 道 映 射 惯 性 导 航 系 统 :完 成 石 油 的 天 然 气 管 道 管 轨 迹 ,如 坐 标 测 量 、 参 数 等 的 实 现管 和 水 平 米 精 确 定 位 ,辅 助 管 道 安 全 评 估 和 损 坏

13、 点 定 位 ,产 品成 功 在 中 海 油 ， 中 石 油 管 道 检 测 工 程 应 用 ER-7960FOG惯 性 导 航 系 统测 绘 无 人 飞 行 器 （ uav） 光 电 探 测 稳 定 性 ,测 绘 城 市 高 速 铁 路 轨 道 检 查定 向 陆 地 定 位 车 辆 卫 星 通 信 的 智 能 无 人 驾 驶 车 辆 ,水 文 测 量 航 道 探 测海 上 罗 盘 无 人 水 面 船 ER-7660FOG惯 性 导 航 系 统特 别 适 用 于 无 人 飞 行 器 （ UAV） 和 其 他 类 型 的 水 下 飞 行 器 无 人 驾 驶飞 机 导 航 pos测 绘 无 人 飞

14、 行 器 （ uav） 光 电 探 测 稳 定 性 ,测 绘 城 市 高速 铁 路 轨 道 检 查 定 向 陆 地 定 位 车 辆 卫 星 通 信 的 智 能 无 人 驾 驶 车 辆 ,水 文 测 量 航 道 探 测 海 上 罗 盘 无 人 水 面 船 ER-9100 RLG惯 性 导 航 系 统可 以 实 现 长 时 间 和 高 精 密 组 合 导 航 ,特 别 适 用 于 陆 基 应 用 ,如 高精 度 定 位 定 向 和 海 洋 罗 盘 方 向 。ER-5610MEMS惯 性 /卫 星 综 合 导 航 系 统无 人 机 ,天 线 测 量 ,飞 机 的 黑 匣 子 ,街 景 车 ,电 气

15、检 查 无 人驾 驶 汽 车 ER-5680 MEMS惯 性 /卫 星 综 合 导 航 系 统无 人 驾 驶 飞 机 ,天 线 测 量 ,光 电 检 测 是 稳 定 的 ,街 景 车 电 气 检 查 无 人 驾 驶 汽 车 ， 智 能 无 人 驾驶 汽 车 ER-FGI 1100光 纤 惯 性 导 航 系 统飞 机 、 车 辆 、 舰 船 等 运 载 体 提 供 高 精 度 、 全自 主 的 导 航 信 息 ， 包 括 载 体 运 动 角 速 度 、 加速 度 、 航 向 、 姿 态 、 速 度 、 位 置 等 。 ER-INS800 RLG惯 性 导 航 系 统车 辆 导 航 ; 船 载 ;

16、 ER-MEMS惯 性 导 航 系 统 :ER-MGI210 / 230紧 密 集 成 导 航 系 统可 广 泛 应 用 于 无 人 驾 驶 飞 行 器 、 车 辆 导 航 、 航空 、 平 台 稳 定 控 制 等 领 域 ER-5651 MEMS惯 性 /卫 星 综 合 导 航 系统 :无 人 驾 驶 飞 机 ;天 线 测 量 ;光 电 检 测 稳 定 ;航 空器 ;街 景 车 ;电 气 检 查 无 人 驾 驶 汽 车 ;智 能 无 人驾 驶 汽 车 ;车 载 卫 星 通 信 ER动 态 调 谐 惯 性 导 航 系 统 :柔 性 捷 联 惯 性 集 成 导 航 系 统适 用 于 各 种 导 弹 飞 行 控 制 系 统 和 制 导 系 统 。捷 联 惯 导 系 统 决 定 飞 机 的 位 置 、 航 向 、 高 度 、 加 速 度 。作 为 飞 机 的 导 航 ， 它 决 定 飞 行 控 制 ， 路 线 管 理 ， 提 供 位 置 ， 速 度 ， 态 度 ， 航 向 信 息 。 THANKS