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飞机惯性导航系统

更新日期:2018/12/5来源:上海航宇科普中心

       惯性导航系统(INS,以下简称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面,还可以在水下。惯导的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,且把它变换到导航坐标系中,就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。

       捷联式惯性导航系统:利用安装在惯性平台上的,3个加速度计测出飞机沿互相垂直的3个方向上的加速度,由计算机将加速度信号对时间进行一次和二次积分,得出飞机沿3个方向的速度和位移,从而能连续地给出飞机的空间位置。测量加速度也可不采用惯性平台,而把加速度计直接装在机体上,再把航向系统和姿态系统提供的信号一并输入计算机,计算出飞机的速度和位移,这也是现代民用客机普遍才用的惯性导航方式。

       陀螺仪和加速度计是惯性导航系统中不可缺少的核心测量器件。现代高精度的惯性导航系统对所采用的陀螺仪和加速度计提出了很高的要求,因为陀螺仪的漂移误差和加速度计的零位偏值是影响惯导系统精度的最直接的和最重要的因素,因此如何改善惯性器件的性能,提高惯性组件的测量精度,特别是陀螺仪的测量精度,一直是惯性导航领域研究的重点。陀螺仪的发展经历了几个阶段。 最初的滚珠轴承式陀螺,其漂移速率为(l-2)°/h,通过攻克惯性仪表支撑技术而发展起来的气浮、液浮和磁浮陀螺仪,其精度可以达到 0.001°/h,而静电支撑陀螺的精度可优于 0.0001°/h。从 60 年代开始,挠性陀螺的 研制工作开始起步,其漂移精度优于 0.05°/h 量级,最好的水平可以达到 0.001°/h。

       而另一种光学陀螺-光纤陀螺不但具有激光陀螺的很多优点,而且还具有制造工艺简单、成本低和重量轻等特点,目前正成为发展最快的一种光学陀螺。

来源:东航机务茶社