慣性測(cè)量與導(dǎo)航系統(tǒng)

1、現(xiàn)代儀器概論(giln)第十三講 慣性測(cè)量與導(dǎo)航系統(tǒng)儀器科學(xué)(kxu)與工程系專業(yè)必修課主講： 宋開臣 教六十二頁慣性(gunxng)測(cè)量與導(dǎo)航系統(tǒng)講座內(nèi)容慣性導(dǎo)航(un xn do hn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介慣性測(cè)量原理和慣性器件三. 平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)四. 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)五. 組合導(dǎo)航系統(tǒng)共六十二頁一. 慣性導(dǎo)航(un xn do hn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介1、慣性導(dǎo)航的發(fā)展(fzhn)歷程2、慣性導(dǎo)航的基本原理3、慣性導(dǎo)航的特點(diǎn)4、慣性導(dǎo)航的分類共六十二頁導(dǎo)航的概念：把航行的載體從起始點(diǎn)引導(dǎo)到目的地的技術(shù)基本類型：慣性導(dǎo)航 （Inertial Navigation System，INS

2、）陸標(biāo)導(dǎo)航（Landmark)推算定位導(dǎo)航（Dead Reckoning）天文導(dǎo)航（Celestial Navigation）無線電導(dǎo)航（Radio Navigation）衛(wèi)星(wixng)定位導(dǎo)航（GPS, 格洛納斯 GLONASS，伽利略，北斗）1、慣性導(dǎo)航的發(fā)展(fzhn)歷程共六十二頁1、二戰(zhàn)時(shí)期的V2導(dǎo)彈(dodn)，被希特勒譽(yù)為“第三帝國的秘密武器”，是慣導(dǎo)的首次應(yīng)用；2、所有能夠上天入地的運(yùn)動(dòng)載體都搭載慣導(dǎo)系統(tǒng)，包括飛機(jī)、火箭、車輛、艦船；3、在民用交通、娛樂、科考方面也有廣泛的應(yīng)用1、慣性導(dǎo)航的發(fā)展(fzhn)歷程共六十二頁慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是現(xiàn)代高科技的產(chǎn)物 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)涉及到控制

3、技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、精密機(jī)械等多門應(yīng)用技術(shù)學(xué)科，是現(xiàn)代高精尖技術(shù)的產(chǎn)物，是一個(gè)國家科技實(shí)力的體現(xiàn)，在國防科技中占有(zhnyu)非常重要的地位，是各軍事大國優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)。1、慣性導(dǎo)航(un xn do hn)的發(fā)展歷程共六十二頁1、慣性導(dǎo)航(un xn do hn)的發(fā)展歷程共六十二頁2、慣性導(dǎo)航(un xn do hn)的基本原理 物體在不受外力或所受外力平衡的條件下，維持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（靜止(jngzh)或勻速直線運(yùn)動(dòng)）不變的特性。 牛頓三大定律（慣性、加速度、作用力與反作用力）。共六十二頁慣性導(dǎo)航是以牛頓三大(sn d)定律為基礎(chǔ) 任何運(yùn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(zhungti)都可以用

4、加速度（Acceleration）來表征,加速度可以由加速度計(jì)測(cè)量(accelerometer)。 慣性導(dǎo)航：利用慣性敏感元件在飛機(jī)、艦船、火箭等載體內(nèi)部測(cè)量載體相對(duì)慣性空間的線運(yùn)動(dòng)和角運(yùn)動(dòng)參數(shù)，在給定的運(yùn)動(dòng)初始條件下，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，推算載體的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)位置，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。2、慣性導(dǎo)航的基本原理共六十二頁2、慣性導(dǎo)航(un xn do hn)的基本原理基本原理：用三個(gè)正交加速度計(jì)感受運(yùn)動(dòng)由于加速度計(jì)同時(shí)感受了重力(zhngl)，必須消除重力加速度的影響，方法是用三個(gè)正交的陀螺儀測(cè)定重力方向，并減掉當(dāng)?shù)氐闹亓?。又由于陀螺儀同時(shí)感受了地球自轉(zhuǎn)，必須消除地球自轉(zhuǎn)影響才能得到重力方向，方法是先找

5、到北，再用精確時(shí)鐘計(jì)算地球的自轉(zhuǎn)角度，修正陀螺儀輸出。陀螺儀還可以輸出載體的姿態(tài)。共六十二頁慣性測(cè)量元件：陀螺儀（Gyroscope、Gyro） ： 測(cè)量角速度（速率陀螺(tulu)）、角度（積分陀螺(tulu)） 加速度計(jì)（Accelerometer） ： 測(cè)量線加速度2、慣性導(dǎo)航(un xn do hn)的基本原理共六十二頁3、慣性導(dǎo)航(un xn do hn)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：自主導(dǎo)航：無需外界信息，安全，可靠(kko)；輸出信息豐富：位置、線速度、角速度、線加速度、角加速度、姿態(tài)；應(yīng)用領(lǐng)域廣泛：海、陸、空、天；缺點(diǎn)：成本高：成本與精度成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)；長(zhǎng)時(shí)精度低：因?yàn)橛衅?，長(zhǎng)時(shí)間單獨(dú)使用誤差大

6、；共六十二頁平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(xtng)：具有物理平臺(tái)，能夠隔離載體角運(yùn)動(dòng)。捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：沒有物理平臺(tái)，只有數(shù)學(xué)平臺(tái)，不能夠隔離載體角運(yùn)動(dòng)。4、慣性導(dǎo)航(un xn do hn)的分類共六十二頁二. 慣性測(cè)量(cling)原理和慣性器件1、陀螺的基本原理2、陀螺的類型和特點(diǎn)3、陀螺儀的發(fā)展(fzhn)歷程4、加速度計(jì)的基本原理5、加速度計(jì)的類型和特點(diǎn)共六十二頁1、陀螺(tulu)的基本原理是一種用來感知和維持方向的裝置，基于角動(dòng)量不滅的理論設(shè)計(jì)出來的。陀螺儀主要是由一個(gè)位于軸心可以旋轉(zhuǎn)(xunzhun)的輪子構(gòu)成。 陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn)(xunzhun)，由于輪子的角動(dòng)量，陀螺儀有抗拒方

7、向改變的趨向。陀螺儀基本原理共六十二頁陀螺儀自轉(zhuǎn)軸相對(duì)慣性空間(kngjin)指向不變。定軸性1、陀螺(tulu)的基本原理共六十二頁2、陀螺(tulu)的類型和特點(diǎn)機(jī)械陀螺儀液浮陀螺儀氣浮陀螺儀靜電陀螺儀撓性陀螺儀動(dòng)力調(diào)諧(tioxi)陀螺儀諧振式陀螺儀激光陀螺儀光纖陀螺儀MEMS陀螺儀xyz HOM共六十二頁機(jī)械(jxi)陀螺儀最基本的陀螺原型，是精密機(jī)械制造(zhzo)技術(shù)的體現(xiàn)。單自由度機(jī)械陀螺雙自由度機(jī)械陀螺2、陀螺的類型和特點(diǎn)共六十二頁液浮陀螺儀陀螺馬達(dá)安裝在一個(gè)圓柱形的浮筒內(nèi)，浮筒再裝在一個(gè)圓柱形的殼體內(nèi)。在浮筒與殼體之間的間隙內(nèi)充滿了浮液。浮液的密度與浮筒的密度相等，浮筒的重力

8、基本上被浮力(fl)平衡。摩擦力小導(dǎo)致(dozh)漂移小帶寬低主要應(yīng)用于艦船、衛(wèi)星2、陀螺的類型和特點(diǎn)共六十二頁動(dòng)壓氣浮陀螺儀動(dòng)壓軸承是靠陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在軸徑和軸承之間的間隙內(nèi)產(chǎn)生具有一定(ydng)剛度的氣膜，使軸頸和陀螺轉(zhuǎn)子懸浮起來。不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸與軸承(zhuchng)之間接觸；2、陀螺的類型和特點(diǎn)共六十二頁靜電(jngdin)陀螺儀靜電陀螺儀靠強(qiáng)電場(chǎng)所產(chǎn)生的靜電吸力使球形轉(zhuǎn)子懸浮(xunf)起來。0.0000001deg/h精度最高的陀螺儀2、陀螺的類型和特點(diǎn)共六十二頁撓性陀螺儀電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過驅(qū)動(dòng)軸和很細(xì)的軸頸帶動(dòng)陀螺轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)。由于軸頸很細(xì)，容易(rngy)撓曲，所以陀螺轉(zhuǎn)子可

9、繞水平軸線自由擺動(dòng)。已逐漸(zhjin)淘汰2、陀螺的類型和特點(diǎn)共六十二頁動(dòng)力(dngl)調(diào)諧陀螺儀有兩對(duì)互相垂直的內(nèi)外扭桿與平衡(pnghng)環(huán)組成的撓性接頭。陀螺轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)定軸，控制平臺(tái)方向可以補(bǔ)償?shù)魪椥粤亍?、陀螺的類型和特點(diǎn)共六十二頁諧振(xizhn)式陀螺儀振動(dòng)波形由于慣性作用比杯的旋轉(zhuǎn)滯后(zh hu)一個(gè)角度，通過測(cè)量滯后(zh hu)角，可以得到杯的旋轉(zhuǎn)角速度。2、陀螺的類型和特點(diǎn)共六十二頁激光(jgung)陀螺儀基于(jy)薩格奈克效應(yīng)，通過檢測(cè)激光的干涉條紋檢測(cè)角速度。方案比較成熟，工藝難度大2、陀螺的類型和特點(diǎn)共六十二頁光纖陀螺儀基于(jy)薩格奈克效應(yīng)，利用光纖取代激

10、光腔，通過閉環(huán)控制檢測(cè)角速率。2、陀螺(tulu)的類型和特點(diǎn)共六十二頁MEMS陀螺儀質(zhì)量塊在激勵(lì)模態(tài)下振動(dòng)，通過哥氏加速度檢測(cè)角速度。結(jié)構(gòu)(jigu)種類繁多。成本低精度(jn d)有待提高2、陀螺的類型和特點(diǎn)共六十二頁3、陀螺儀的發(fā)展(fzhn)歷程1852年，傅科 世界上第一臺(tái)試驗(yàn)用陀螺(tulu)羅經(jīng)。1908年，安休斯 德國 1909年，斯佰利 美國 艦船陀螺羅經(jīng)、應(yīng)用技術(shù)形成和發(fā)展的開端。1923年，舒勒 德國 提出舒勒調(diào)諧原理。1942年，德國V-2火箭，安裝了陀螺儀，用于水平和航向姿態(tài)穩(wěn)定，在縱軸方向安裝了陀螺積分加速度計(jì)，以測(cè)量火箭入軌的初始速度，這是慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的雛形。定位

11、精較低。共六十二頁50年代末到60年代初，主要使用液浮陀螺(tulu)、氣浮陀螺(tulu)和動(dòng)力調(diào)諧陀螺(tulu)，并構(gòu)成平臺(tái)式慣性系統(tǒng)，在飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈和航天器上裝備了大量的慣性系統(tǒng)。70年代，靜電陀螺儀達(dá)到實(shí)用階段，激光陀螺達(dá)到慣性級(jí)，光纖陀螺、半球諧振陀螺出現(xiàn)。80年代，激光陀螺捷聯(lián)系統(tǒng)工程應(yīng)用，慣性技術(shù)發(fā)展又一重大進(jìn)步。90年代后，微納米技術(shù)成功應(yīng)用于大規(guī)模集成電路，微電子機(jī)械加工技術(shù)（MEMT）制造的微傳感器和微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）出現(xiàn)。這是新世紀(jì)傳感器領(lǐng)域中具有革命性意義的一項(xiàng)新技術(shù)。3、陀螺儀的發(fā)展(fzhn)歷程共六十二頁1）經(jīng)典陀螺儀（液浮、撓性、靜電等）2）光學(xué)陀螺儀

12、3）微機(jī)械陀螺儀4）微型光學(xué)陀螺儀5）其他（核磁共振陀螺、原子(yunz)陀螺、超導(dǎo)陀螺等）發(fā)展趨勢(shì)：高精度、低成本、小型化3、陀螺儀的發(fā)展(fzhn)歷程共六十二頁4、加速度計(jì)的基本原理根據(jù)牛頓第二定律(dngl)，敏感載體的加速度。測(cè)量的是比力，不是(b shi)運(yùn)動(dòng)加速度。共六十二頁5、加速度計(jì)的類型(lixng)和特點(diǎn)擺式(bi sh)加速度計(jì)撓性加速度計(jì)振動(dòng)加速度計(jì)MEMS加速度計(jì)共六十二頁擺式(bi sh)加速度計(jì)通過(tnggu)擺偏離平衡位置的程度檢測(cè)加速度大小。精度高，量程小。5、加速度計(jì)的類型和特點(diǎn)共六十二頁撓性加速度計(jì)通過撓性頭偏離平衡位置的程度檢測(cè)加速度大小?；蛘咂胶饪?/p>

13、制(kngzh)，實(shí)現(xiàn)零位法測(cè)量。精度高，量程大。5、加速度計(jì)的類型(lixng)和特點(diǎn)共六十二頁振動(dòng)(zhndng)式加速度計(jì)通過振弦的振動(dòng)特性測(cè)量(cling)載體加速度。精度中等，簡(jiǎn)單。5、加速度計(jì)的類型和特點(diǎn)共六十二頁MEMS加速度計(jì)應(yīng)變(yngbin)式、電容式、振梁式5、加速度計(jì)的類型(lixng)和特點(diǎn)共六十二頁三. 平臺(tái)慣性導(dǎo)航(un xn do hn)系統(tǒng)1、平臺(tái)慣性導(dǎo)航(un xn do hn)系統(tǒng)原理2、平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)特點(diǎn)共六十二頁一種利用質(zhì)量作加速度的敏感元件，以陀螺平臺(tái)(pngti)為支承的完全自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。這種新興的導(dǎo)航系統(tǒng)是在20世紀(jì)初出現(xiàn)的。1、平臺(tái)慣性導(dǎo)航

14、系統(tǒng)(xtng)原理共六十二頁1、平臺(tái)(pngti)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理基本原理：用加速度積分(jfn)得到位置。用陀螺測(cè)定重力加速度方向，去除重力加速度。用精確時(shí)鐘計(jì)算地球的自轉(zhuǎn)角度，消除地球自轉(zhuǎn)影響。共六十二頁 陀螺(tulu)平臺(tái)穩(wěn)定在慣性空間，而加速度計(jì)平臺(tái)則用精密的時(shí)鐘機(jī)構(gòu)（精確度高達(dá)幾百萬分之一秒的晶體振蕩器）跟隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)，使之跟上當(dāng)?shù)氐闹亓Ψ较?。這種系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，體積和重量都較大。但由于加速度計(jì)的方位是受機(jī)械平臺(tái)控制的，精確度較高，因而能用于船艦、潛艇、飛機(jī)和飛航式導(dǎo)彈等的導(dǎo)航。 2、平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(xtng)特點(diǎn)共六十二頁三. 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航(un xn do hn)系統(tǒng)1、捷聯(lián)慣

15、性導(dǎo)航系統(tǒng)(xtng)原理2、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)特點(diǎn)3、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展4、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作流程共六十二頁1、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(xtng)原理 “捷聯(lián)（Strapdown）”這一術(shù)語的英文原義就是“捆綁”的意思。因此，所謂捷聯(lián)慣性系統(tǒng)也就是將慣性敏感元件（陀螺(tulu)和加速度計(jì)）直接“捆綁”在運(yùn)載體的機(jī)體上，從而完成制導(dǎo)和導(dǎo)航任務(wù)的系統(tǒng)。 1）沒有機(jī)械式陀螺穩(wěn)定平臺(tái) 2）陀螺和三個(gè)加速度計(jì)直接固連在載體上3）對(duì)陀螺敏感的角速度積分，得到載體相對(duì)參考坐標(biāo)系的角位置（方向余弦矩陣）4)加速度計(jì)提供載體沿著橫滾、俯仰和偏航軸的加速度分量，在通過方向余弦矩陣變換

16、到參考坐標(biāo)系5）對(duì)變換后的加速度積分，得到南北地速分量及經(jīng)緯度參數(shù)共六十二頁1、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(xtng)原理捷聯(lián)慣導(dǎo)的數(shù)學(xué)(shxu)平臺(tái)共六十二頁便于安裝、維修和更換；可以直接給出艦船坐標(biāo)系的所有導(dǎo)航參數(shù)； 易于重復(fù)布置，在慣性敏感元件級(jí)別上實(shí)現(xiàn)冗余技術(shù)，提高可靠性； 捷聯(lián)系統(tǒng)去掉了常平架平臺(tái)，消除了穩(wěn)定平臺(tái)穩(wěn)定過程的各種誤差同時(shí)(tngsh)減小系統(tǒng)體積。 優(yōu)點(diǎn)(yudin)缺點(diǎn)敏感元件直接固定在載體上，工作環(huán)境惡化，降低了系統(tǒng)的精度。因此，必須采取誤差補(bǔ)償措施，或采用新型的光學(xué)陀螺。 2、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)特點(diǎn)共六十二頁3、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航(un xn do hn)系統(tǒng)的發(fā)展 捷聯(lián)慣導(dǎo)技術(shù)

17、最早可以追溯到18世紀(jì)50年代，德國著名科學(xué)家博耐伯格（Johann Gottlob Friedrich von Bohnenberger）發(fā)明了帶有穩(wěn)定平臺(tái)的陀螺儀（gyroscope）模型。 二戰(zhàn)時(shí)期，在V-2火箭上裝載的導(dǎo)航系統(tǒng)就是最原始的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，該火箭從當(dāng)時(shí)納粹德國飛越過英吉利海峽準(zhǔn)確命中(mngzhng)倫敦，震驚世界。共六十二頁 隨著激光、光纖等新型固態(tài)陀螺儀的逐漸成熟，捷聯(lián)慣導(dǎo)的應(yīng)用日趨廣泛。 在歐洲，軍用飛機(jī)(fij)中的所有新型以及改進(jìn)型飛機(jī)(fij)大部分是用激光陀螺儀慣導(dǎo)裝置；在美國軍用慣導(dǎo)系統(tǒng)1984年全部為平臺(tái)式，到1989年已有一半改為捷聯(lián)式，1994年捷

18、聯(lián)式已占有90%。 新的捷聯(lián)慣性系統(tǒng)產(chǎn)品普遍用于各種戰(zhàn)術(shù)武器和飛機(jī)航姿系統(tǒng)中，隨著固態(tài)儀表精度的不斷提高，誤差補(bǔ)償技術(shù)的逐漸完善，捷聯(lián)系統(tǒng)將逐步取代(qdi)平臺(tái)系統(tǒng)。3、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展共六十二頁捷聯(lián)慣導(dǎo)信息處理硬件(yn jin)框圖4、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(xtng)的設(shè)計(jì)共六十二頁算法：從慣性儀表輸出到導(dǎo)航(dohng)與控制信息捷聯(lián)慣導(dǎo)算法的基本(jbn)內(nèi)容：一、系統(tǒng)初始化二、慣性儀表的誤差補(bǔ)償三、姿態(tài)矩陣的計(jì)算四、導(dǎo)航計(jì)算五、導(dǎo)航控制信息的提取5、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作流程共六十二頁系統(tǒng)初始化：1、慣性儀表的校準(zhǔn)：對(duì)陀螺的刻度系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)陀螺的漂移進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)加速度計(jì)標(biāo)定刻

19、度系數(shù)。2、數(shù)學(xué)平臺(tái)的初始對(duì)準(zhǔn)(du zhn)：確定姿態(tài)矩陣的初始值，是在計(jì)算機(jī)中用對(duì)準(zhǔn)程序來完成的。在物理概念上就是把“數(shù)學(xué)平臺(tái)”的平臺(tái)坐標(biāo)系和導(dǎo)航坐標(biāo)系相重合，稱其為對(duì)準(zhǔn)。3、給定飛行器的初始位置和初始速度等初始信息。5、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作(gngzu)流程共六十二頁慣性儀表誤差補(bǔ)償： 依據(jù)(yj)慣性儀表已建立的誤差模型和標(biāo)定結(jié)果，通過計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)儀表的校準(zhǔn)和補(bǔ)償。5、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航(un xn do hn)系統(tǒng)的工作流程共六十二頁初始對(duì)準(zhǔn)： 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是根據(jù)測(cè)得的運(yùn)載體的加速度，經(jīng)過積分運(yùn)算求得速度與位置的，因此必須知道初始速度和初始位置。 在慣性系統(tǒng)加電啟動(dòng)(qdng)后，捷聯(lián)

20、慣導(dǎo)數(shù)學(xué)平臺(tái)的三軸指向是任意的，沒有確定的方位，因此在系統(tǒng)進(jìn)入導(dǎo)航工作狀態(tài)前，必須將平臺(tái)的指向?qū)?zhǔn)，此過程便稱為慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)。5、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(xtng)的工作流程共六十二頁導(dǎo)航計(jì)算： 將加速度計(jì)的輸出(shch)，變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系，計(jì)算出飛行器的速度、位置等導(dǎo)航參數(shù)。導(dǎo)航和控制信息的提?。?提取包括飛行器的姿態(tài)信息、飛行器的角速度和線加速度等信息，實(shí)時(shí)(sh sh)進(jìn)行導(dǎo)航狀態(tài)比較并根據(jù)誤差或航跡要求進(jìn)行控制。姿態(tài)矩陣的計(jì)算： 姿態(tài)矩陣的計(jì)算式捷聯(lián)式慣導(dǎo)算法中最重要的一部分。不管捷聯(lián)式慣導(dǎo)應(yīng)用和要求如何，姿態(tài)矩陣的計(jì)算都是不可少的，可以給出飛行器的姿態(tài)和為導(dǎo)航參數(shù)的計(jì)算提供必要的數(shù)

21、據(jù)。5、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作流程共六十二頁四. 組合(zh)導(dǎo)航系統(tǒng)1、組合導(dǎo)航系統(tǒng)原理2、組合導(dǎo)航系統(tǒng)的功能(gngnng)3、幾種常見的組合導(dǎo)航系統(tǒng)共六十二頁1、組合(zh)導(dǎo)航系統(tǒng)原理 兩種或兩種以上導(dǎo)航技術(shù)(jsh)的組合，組合后的系統(tǒng)稱為組合導(dǎo)航系統(tǒng)。 根據(jù)不同的要求有各種不同的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，多以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)作為核心系統(tǒng)。共六十二頁1、組合(zh)導(dǎo)航系統(tǒng)原理卡爾曼濾波是組合導(dǎo)航的基本算法。它是一種線性最小方差估計(jì)的遞推算法，相對(duì)其它幾種最優(yōu)估計(jì)方法，卡爾曼濾波具有(jyu)如下特點(diǎn)：算法是遞推的采用動(dòng)力學(xué)方程描述被估計(jì)量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律卡爾曼濾波具有連續(xù)型和離散型兩類算法 共六十二

22、頁2、組合(zh)導(dǎo)航系統(tǒng)的功能1）協(xié)合功能：利用各分系統(tǒng)的導(dǎo)航(dohng)信息，形成分系統(tǒng)所不具備的導(dǎo)航(dohng)功能。如用大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的 空速信息和羅盤的航向信息工作的自動(dòng)領(lǐng)航儀可以提供飛機(jī)的位置信息。它是一種早期的組合導(dǎo)航(dohng)系統(tǒng)。2）互補(bǔ)功能：組合后的導(dǎo)航功能雖然與各分系統(tǒng)的導(dǎo)航功能 相同，但它能夠綜合利用分系統(tǒng)的特點(diǎn)，從而擴(kuò)大了使用范圍和提高了導(dǎo)航精度。3）余度功能:兩種以上導(dǎo)航系統(tǒng)的組合具有導(dǎo)航余度的功能,增加了導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性。共六十二頁3、幾種常見(chn jin)的組合導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒雷達(dá)輸出的地速信號(hào)精度較高,但瞬態(tài)噪聲較大。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)能提供精確的航向信息,且速度信號(hào)的瞬態(tài)性能好,但精度不高。兩者結(jié)合可降低速度誤差，提高慣性平臺(tái)姿態(tài)精度，從而抑制位置(wi zhi)誤差的增大。慣性多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)共六十二頁 慣性-測(cè)向測(cè)距導(dǎo)航系統(tǒng)能夠直接改善慣性導(dǎo)航的定位精度和慣性平臺(tái)的姿態(tài)精度，也可以對(duì)慣性平臺(tái)進(jìn)行空中對(duì)準(zhǔn)， 對(duì)準(zhǔn)時(shí)間約為半小時(shí)。測(cè)向系統(tǒng)的方位角誤差(wch)較大，故方位對(duì)準(zhǔn)精度也差。如果用雙測(cè)距系統(tǒng)來組合，則可改善方位對(duì)準(zhǔn)精度。組合可以間斷也可以連續(xù)，這種組合系統(tǒng)常用于民航飛機(jī)。慣性(gunxng)-測(cè)向測(cè)距導(dǎo)航系統(tǒng)3、幾種常見的