惯导系统的基本类型ppt课件

半解析惯导系统-两种方案,各类惯性导航系统都必须解决两个问题,利用陀螺稳定平台建立输入信号的测量基准利用加速度计信息的积分得到载体的速度和位置等信息。,不同坐标系的选取以及实现方法构成了惯导系统的不同方案,半解析式(semi-analytical)惯性导航系统,陀螺稳定平台始终跟踪当地水平面,固定方位半解析式惯导系统,自由方位半解析式惯导系统,1,半解析惯导系统-自由方位,自由方位半解析式惯导系统,平台的水平轴XP、YP则分别与东方向、北方向相差角,游动自由方位半解析式惯导系统,在方位陀螺上施加控制力矩，使其完成相对惯性空间的旋转，其大小为,控制角的变化为,2,半解析惯导系统-两种回路,固定方位半解析式惯导系统,三个稳定回路与三个修正回路,3,半解析惯导系统-加速度积分,4,半解析惯导系统-速度积分,5,半解析惯导系统-平台稳定,惯导平台对惯性空间稳定的实现,陀螺安装方式平台安装方式,稳定原理（纵轴）,平台绕外环轴旋转Gy进动并输出信号信号送至纵轴电机电机产生恢复力矩平台绕外环轴以相反的角速度运动,平台稳定回路,6,半解析惯导系统-变换器,当载体的方向发生90度变化,如果陀螺Gy的输出仍送到纵轴力矩电机,会造成错误控制,需要坐标变换器,7,半解析惯导系统-跟踪回路,地理坐标系相对惯性空间旋转，角速度E、N、,要使平台跟踪地理坐标系，须使平台也以同样的角速度相对惯性空间旋转,须给陀螺加控制电流，使三个陀螺分别产生如下进动角速度,陀螺的进动通过稳定回路传递给平台，实现对地理坐标系的跟踪,控制陀螺使平台跟踪地理坐标系的回路，称修正回路,8,半解析惯导系统-修正过程,修正回路：加速度计输出消除有害加速度一次积分地理坐标系相对惯性空间的转速陀螺力矩器力矩电机,9,解析惯导系统-方案及问题,解析式(analytical)惯导系统：平台相对惯性空间稳定,平台只需要稳定回路,加速度计输出不含有苛氏加速度项和向心加速度项,若计算载体相对地球的速度和位置，须进行坐标变换,导航过程中，平台坐标系相对g的方向在不断变化,三个加速度计中的g分量值也在不断变化，必须通过计算机对g的分量实时计算，以便进行输出补偿与积分,10,解析惯导系统-重力分量公式,重力加速度g随着位移X、Y、Z变化的情况,载体在惯性空间从A点移动到B点,重力加速度分量：,11,解析惯导系统-重力分量公式2,gx、gy、gz都为x、y、z的函数,12,解析惯导系统-测量及计算,含重力分量的加速度计输出信号,载体位移加速度,载体相对惯性坐标系的速度分量,载体相对惯性坐标系的坐标,13,解析惯导系统-方块图,解析式惯导系统方块图：没有修正回路；增加了消除重力加速度g分量的回路。,14,捷联惯导系统-特点,捷联式(strap-down)惯性导航系统的特点,没有机械式陀螺稳定平台陀螺和加速度计直接固连在载体上对陀螺敏感的角速度积分，得到载体相对参考坐标系的角位置（方向余弦矩阵或四元数）加速度计提供载体沿着横滚、俯仰和偏航轴的加速度分量，在通过方向余弦矩阵变换到参考坐标系对变换后的加速度积分，得到南北地速分量及经纬度参数,15,捷联惯导系统-方块图,16,捷联惯导系统-方向余弦,飞行器姿态沿载体坐标系测定,通常希望确定飞行器相对各种不同坐标系的姿态,从载体坐标系到所希望的坐标系的变换（方向余弦法或四元数法）,方向余弦矩阵微分方程的推导,设S1是固定坐标系，单位矢量为i，j，k；S2代表动坐标系（比如和飞行器固连），单位矢量为i，j，k,设是沿着S2轴表示的S2相对S1的角速度，C是将S2坐标转换到S1坐标的方向余弦矩阵，即：,其中,