慣性導航系統

INS全稱慣性導航系統，也稱為慣性導航系統，有時也稱為慣性導航系統。慣性導航系統是利用安裝在載體上的陀螺儀和加速度計來確定載體位置的系統。通過陀螺儀和加速度計的測量數據，可以確定載體在慣性參考坐標系中的運動，并計算出載體在慣性參考坐標系中的位置。

與其他類型的導航系統不同，慣性導航系統是完全自主的，因為它們既不發射也不接收來自外部的信號。慣性導航系統在導航開始時必須準確地知道車輛的位置，并且慣性測量值用于估計啟動后的位置變化。

慣性導航系統包含三個加速度計，每個加速度計對一個方向的加速度敏感，通常彼此垂直。為了參照慣性參考坐標系進行導航，必須跟蹤加速度計的方向。陀螺儀可以用來檢測載體相對于慣性參考坐標系的旋轉運動，從而可以確定加速度計在任何時候的方向。利用這些信息，我們可以將加速度分解成參考坐標系并進行積分。

慣性系統是一種自主航位推算導航系統，它利用慣性傳感器、參考方向和初始位置信息來確定載體的方位、位置和速度。它至少應包括一個慣性測量裝置、一臺數字計算機、一個控制顯示裝置和一個專用精密電源。載體的運動在三維空間中進行。它的運動形式有直線運動和角運動。直線運動和角運動都是三維空間。為了建立三維坐標系，需要建立三軸慣性平臺。三軸慣性平臺可以為測量三自由度的線加速度提供參考。測量已知方位角的三個線加速度分量，通過計算機計算載體的移動速度和位置。因此，第一類慣導系統方案是平臺慣導系統。沒有“機電”平臺，慣性分量陀螺儀和加速度計直接安裝在載體上，在計算機中建立“數學”平臺。通過復雜的計算和變換，可以得到載體的速度和位置。這種機電平臺慣導系統是第二類慣導系統方案，稱為捷聯慣導系統。根據核心傳感器的不同用途，INS還可分為RLG INS、FOG INS、DTG INS和MEMS INS。

慣性導航系統具有以下優點:

1.因為慣性導航系統不依賴于任何外部信息，是一個不從外部輻射能量的自主系統。因此具有良好的隱蔽性，不受外界電磁干擾的影響;

2.慣性導航系統可以在天空、地面甚至水下全天工作。

3.慣性導航系統可以提供位置、速度、方位角和姿態角數據，得到的導航信息是連續的、低噪聲的。

4.數據更新率高，短期精度高，穩定性好。

缺點

1.由于集成導航系統，定位誤差隨時間增大，長期精度較差;

2.每次使用前需要較長的初始對準時間;

3.設備更貴;

4.無法提供時間信息。

近年來，中國的慣性導航技術取得了很大的進步。液體浮動陀螺平臺慣性導航系統和動態調諧陀螺四軸平臺系統先后應用于長征系列運載火箭。其他小型化捷聯慣導系統、光纖陀螺儀慣導系統、激光陀螺儀慣導系統以及匹配GPS校正的慣導系統也廣泛應用于戰術制導武器、飛機、艦船、運載火箭、航天器等。例如，漂移速率為0.01°~0.02°/h的新型激光陀螺捷聯系統在新型戰斗機上的試飛，漂移速率小于0.05°/h的光纖陀螺捷聯慣導系統在艦艇和潛艇上的應用，小型化柔性捷聯慣導系統在各種導彈制導武器上的應用，大大提高了我軍裝備的性能。

審核編輯 黃宇