慣性導航原理基于牛頓的慣性定律,所以慣性導航可以理解是利用加速度計測量出物體的加速度,然后乘以時間得到速度,然后再乘以時間就得到位移,從而確定物體的位置。另一方面,用陀螺儀測量物體的角速度,然后乘以時間得到角度,從而確定物體的朝向。慣性導航系統有著以下優點:1、隱蔽性好,因為它不向外發射信號,也不接收外部信號,所以不容易被發現;2、全天候,慣導系統不需要特定的時間或者地理因素,隨時隨地都可以運行;3、提供的參數多,比如GNSS衛星導航,只能給出位置,方向,速度信息,但是慣導同時還能提供姿態和航向信息;4、導航信息更新速率高,目前常見的GNSS更新速率為每秒1次,但是慣導可以達到每秒幾百次更新甚至更高。慣性導航的數據更新頻率更高,可以提供高頻率的定位結果輸出。鄭州車載組合慣性導航INS
慣性導航的局限:之所以會出現衛星導航,還是因為慣性導航的確定了。比起其他導航,慣性導航有一個較大的局限:積累誤差。MCU的運算都是量化的,難免會有誤差,而慣性導航更是持續計算,積累起來的誤差有時會達到不可接受的地步,解決這個問題的辦法通常就是補償和修正:每隔一段時間重新調整一下位置、速度、角速度這些量進行校正。4、慣性導航的應用前景:慣性導航在現在應用較多的是把慣性導航和GPS、北斗衛星導航結合在一起,做成組合導航來使用。比如GPS/北斗+慣性導航一體車載組合導航系統。鄭州車載組合慣性導航INS慣性導航系統完全依靠運動載體自主地完成導航任務,不依賴于任何外部輸入信息。
慣性導航,是利用陀螺儀和加速度傳感器這兩種慣性傳感器元件,去分別測出飛機相對于慣性空間的角運動信息和線運動信息,并在給定初始條件下,由計算機推算出飛機的姿態、航向、速度、位置等導航參數的自主式導航方法。牛頓力學定律是慣性導航的理論基礎。現代比較常見的幾種導航技術,包括天文導航、慣性導航、衛星導航、無線電導航等等,其中,只有慣性導航是自主的,既不向外界輻射東西,也不用看天空中的恒星或接收外部的信號,它的隱蔽性是比較好的。
慣性導航系統是以陀螺和加速度計為敏感器件的導航參數解算系統,該系統根據陀螺的輸出建立導航坐標系,根據加速度計輸出解算出運載體在導航坐標系中的速度和位置。慣性導航系統,是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統。其工作環境不但包括空中、地面,還可以在水下。慣性導航的基本工作原理是以牛頓力學定律為基礎,通過測量載體在慣性參考系的加速度,將它對時間進行積分,且把它變換到導航坐標系中,就能夠得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置等信息。慣性導航系統有望憑借其自主性成為自動駕駛高精度定位中必不可少的關鍵部件。
慣性導航是怎么工作的呢?假設三軸加速度計,x軸一直指向東方,y軸一直指向北方,z軸一直指向天上,那么慣性導航的任務就變得特別簡單,x軸方向上加速度的積分,就是經度的變化率,y軸方向上加速度的積分,就是緯度的變化率,z軸方向上加速度的積分,就是高度的變化率。有了經緯度的變化率以及經緯度的初始值,我們就很容易能夠求得物理當前所在的位置。這樣看來,如果不關注物體的朝向,只用加速度計就能實現慣性導航。然而實際上,我們還必須借助陀螺儀,簡單的原因就是,你如何不借助陀螺儀就能讓三軸加速度計x,y,z三個軸的指向一直保持東,北和天呢?根據上面的原理想法分析,人們就設計出了一款平臺式慣性導航系統(GINS)。這個系統說簡單點,就是設計了一個會自動調節的慣性平臺,不管物體怎么轉動,平臺能始終保持姿態不變。慣性導航系統主要的優點是什么?車載領域慣性導航INS廠家
慣性導航是一門涉及精密機械、計算機技術、微電子、光學、自動控制、材料等多種學科和領域的綜合技術。鄭州車載組合慣性導航INS
加速度計是慣性導航系統的關鍵元件之一。依靠它對比力的測量,完成慣性導航系統確定載體的位置、速度以及產生跟蹤信號的任務。載體加速度的測量必須十分準確地進行,而且是在由陀螺穩定的參考坐標系中進行。在不需要進行高度控制的慣導系統中,只要兩個加速度計就可以完成以上任務,否則是應該有三個加速度計。加速度計的分類:按照輸入與輸出的關系可分為普通型、積分性和二次積分型;按物理原理可分為擺式和非擺式,擺式加速度計包括擺式積分加速度計、液浮擺式加速度計和撓性擺式加速度計,非擺式加速度計包括振梁加速度計和靜電加速度計;按測量的自由度可分為單軸、雙軸、三軸;按測量精度可分為高精度(優于10?4m/s2)、中精度(10-2m/s2–10-3m/s2)和低精度(低于0.1m/s2)。鄭州車載組合慣性導航INS
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