惯性导航作为一个自主的空间基准保持系统,从原理上讲,各种类型的惯性导航系统都可以用几何学的观点来解释,它应由以下两个分系统所组成:
(1)指示当地地垂线方向的分系统。它是通过测定舰船所在的重力方向,再对重力偏差角进行修正,以获取大地参考椭球上该点的位置。
(2)保持惯性空间基准的分系统。它是通过指示地球自转轴的方向,来确定地心惯性坐标系。
有了地球自转轴方向和当地垂线方向之间的几何关系,即可以确定舰船导航所需的经纬度值。在惯性导航系统中,用加速度计测量当地地垂线的方向,用陀螺仪测量地球自转轴的方向。把所测到的这些参数连同事先给出的时间、引力场、初始位置和初始速度一起送入导航计算机,即可实时计算出载体相对所选择的导航参考坐标系的位置。所以说,两个惯性敏感器(陀螺仪和加速度计)是惯性导航系统中的核心部分。加速度计又称比力接受器,它是以牛顿惯性定律作为理论基础的。在运动体.上安装加速度计的目的是,用它来敏感和测量运动体沿一定方向的比力(即运动体的惯性力与重力之差),然后经过计算(一次积分和二次积分)求得运动轨迹(即运动体的速度和所行距离)。测量加速度的方法很多,有机械的、电磁的、光学的、放射线的等等。按照作用原理和结构的不同,惯性系统用加速度计可分为两大类,即机械加速度计和固态加速度计。
总结: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。
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