惯性导航系统：导航不再非卫星不可

惯性导航系统：导航不再非卫星不可更新时间：2014-2-11资讯：冯培德院士畅谈我国航空惯性导航发展美研发授时惯性测量装置，应对GPS卫星失效美军所研制的惯性导航系统欲代替GPS面临两大难题美国军方出台惯性导航系统应对GPS干扰法惯性导航系统服务英航母问答：什么是惯性导航系统？惯性导航系统（INS，InertialNavigationSystem）也称作惯性参考系统，是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量（如无线电导航那样）的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。惯性导航系统有哪些优点？惯性导航系统有如下优点：1、由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式系统，故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的影响；2、可全天候、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下；3、能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低；4、数据更新率高、短期精度和稳定性好。惯性导航系统有什么缺点？其缺点是：1、由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差；2、每次使用之前需要较长的初始对准时间；3、设备的价格较昂贵；4、不能给出时间信息。惯性导航系统的工作原理是什么？惯性导航系统属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到距离有没有什么好的惯性导航书籍可供学习？1.《Strapdowninertialnavigationtechnology》，DavidH.TittertonandJohnL.Weston,惯导经典书籍。2.《AppliedMathematicsinIntegratedNavigationSystems》，详细的误差方程推导，初始对准的方法也很有借鉴意义。附有simulink的仿真。将GPS和惯性导航技术相结合有什么优点？这种组合，充分发挥了两个系统的优点，单天线GPS不能提供姿态信息，而惯导系统可以，GPS的输出频率一般低于20Hz，但是惯导系统的输出频率一般大于50Hz,所以在动态较高的应用中，惯导提供了更多的信息。另外在GPS系统出现故障的情况下，比如在城市环境中，GPS信号受遮挡，不能提供位置和速度信息的时候，惯导系统依然能够在一定时间bridge这个gpsgap。同时由于惯导系统的误差是积累的，所以单独的惯导系统不能够长时间工作，否则解算的结果会飘的很严重，GPS的误差是不积累的，可以用于校正惯导系统的误差。惯性导航技术的理论技术是什么？惯性导航系统的工作机理是建立在牛顿经典力学的基础上的。牛顿定律告诉人们：一个物体如果没有外力作用，将保持静止或匀速直线运动；而且，物体的加速度正比于作用在物体上的外力。如果能够测量得到加速度，那么通过加速度对时间的连续数学积分就可计算得到物体的速度和位置的变化。惯性导航技术的特点是什么？不同于其他类型的导航系统，惯性导航系统是完全自主的，它既不向外部发射信号，也不从外部接收信号。惯性导航系统必须精确地知道在导航起始时运载体的位置，惯性测量值用来估算在启动之后所发生的位置变化除了改进惯导系统中的陀螺仪等设备，还有没有其它办法解决惯性导航长时间工作的精度问题？组合导航可以解决这一问题。比如说ＧＰＳ与惯导组合，ＧＰＳ可以准确提供飞机经、纬度和地速信息，而且它不随时间增加误差，由这些值同惯导输出的相应值进行比较，并对惯导进行校正，消除惯导的积累误差，使其达到接近ＧＰＳ的精度。而一旦ＧＰＳ失锁，失去信号时，可以依靠惯导自主导航。此时，惯导的积累误差也仅仅是从ＧＰＳ失锁时算起，而不是通常的按起飞时算起，显然可以大大改善惯导精度。与国外同类设备相比，国产惯性导航设备现在是什么样的水平？像惯导这样的高技术产品，我们与国外的差距有十年左右。美国九十年代就开始淘汰挠性陀螺惯导系统，我们现在还在大量使用；国外的激光陀螺技术已经实用，尤其是美国，现役的飞机几乎全部装备或者正在换装激光陀螺惯导系统，而我们到这一步还得几年时间。飞行器惯性导航系统是安装在飞行器上测的还是由观测站接收测的？惯性导航系统（INS，以下简称惯导）是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。由此可见，惯性导航系统是安装在运动物体（如飞行器）上的，它不能安装在地面上，与地面没有关系。INS（惯性导航系统）与IMU（惯性测量装置）有什么区别?定位（GPS)就是告诉你，你现在在哪。导航就是告诉你，如何到你想要到的位置。惯性导航你可以简单的理解成依靠惯性器件（陀螺、加速度计等）的原始数据加上固定的算法来输出你先要的信息，如位置，载体姿态，实时运动速度等。IMU就是惯性测量单元，它主要由惯性器件组成（陀螺、加速度计等），输出最原始的数据，如加速度、角速度等等，但是无法给出位置、姿态等信息。所以INS实际上可以简单的理解成由算法和IMU共同构成的。除了导航仪之外，惯性导航可以用在哪些民用领域？惯性测量的两个主要传感器陀螺仪和加速度计，一个测量角速度，一个测量加速度。那么用来测量角速度的地方肯定可以用到，用来测量加速度、速度和位移的地方也可以用到。惯性导航现在主要用的地方还是军工，因为高精度的实在太贵了，一般民用的很难承受。但是随着计算机技术和材料的发展，现在有光纤陀螺和微机械惯导，这些都是低成本的，完全可以用在民用车辆，或者一些小型无人机上和小型机器人上。精确制导航弹可以很大角度脱离飞机投放的惯性航线角度吗?还是只是在一定程度是转向修正角度,主要方向还是靠飞机的投放惯性角度的?一般的精确制导航弹根据传感器反馈回来的数据做为原始资料在经过计算来修正方向舵，和导弹的原理差不多，只是无动力和组件不同，在一定程度上能够摆脱惯性导航的方向做精确调整。但是有些航弹带有飞翔或滑翔组件，这就为大角度偏离提供了方案，飞机在选择投放的区域会更大卡尔曼滤波器在GPS/INS组合导航系统中的功能？卡尔曼滤波器在组合导航系统的实现中有着卓有成效的应用。在组合导航系统中应用卡尔曼滤波技术，即在导航系统某些测量输出量的基础上，利用卡尔曼滤波去估计系统的各种误差状态，并用误差状态的估计值去校正系统，以达到系统组合的目的。例如，根据GPS定位数据利用卡尔曼滤波去估计系统的误差，然后用误差去校正系统。文库：FPGA的惯性导航系统设计及实现.pdf设计并完成了基于FPGA的低成本MEMS捷联惯性导航系统。导航系统以FPGA作为主控制器进行实时数据采集和通信，以NIOSII软核处理器进行惯性传感器的数据采集和处理。描述了系统的总体结构和利用六位置法争转台实验对惯性器件进行了补偿算法的研究。通过六位置法和转台实验的测试，对应原理样机的实测数据与补偿后的结果，验征了惯

GPS辅助惯性导航系统的可观测性分析.pdf本文研究全球定位系统（GPS）的捷联式惯性导航系统的可观测性属性。可观测性分析基于导航方程中的非线性误差动力学模型，导航方程由以地球为中心的地固框架（ECEF）的松耦合和紧耦合两种形态构成。导航系统的位置和速度测量值由多个安装在装置上的GPS接收器天线获得，考虑采用多个移动GPS天线，是由于GPS天线之间的杆臂在装置的惯性薄导航鼻系统柏可观炼测度姻研究.p赴df线性隐系统访的可醋观测膏性是避状态诉估计址的基户础，屈通过存可观慢测性挤矩阵撒分析宫系统兼的可事观测颠性只种能得绿出系堵统是鸡否完孤全可她观测泳，而骨不能对对每至一个桶状态林的可庆观测金性进币行衡贷量。樱对不现完全史可观含测系途统，扒为使铅每一故个状页态的药可观疼测性信有一功个量云度，抓人们浇提出摇了可番观测认度的涝概念虏。论社文分析析了蹦三种语常用甚的可碌观测休度定奖义方偏法，邮指出惨了它满们的撤不足攀和局芬限性班，并石用两顷种新姑的方传法从芳根本多上分额析了络惯性缠导航惯性幸导航脚系统甜的精尾度测岂试方孩法.p辅df介绍诉一种立测试汤惯性刘导航门系统滔精度绸的方届法，野包括酿对位垮置、笑航向局、横脱滚、星俯仰洪以及腥速度召等5个导吊航参钟数的渠精度柏测试虽。惯性魔导航抵系统搏中加灾速度嘱计标遮定方岔案设重计与屠研究.p会df本文近主要涌基于穷车载导筒装棚导弹差基础坏之上桥，对冷捷联郑惯性速导航孝系统勿的加并速度脏计标属定方阻法和识误差券机理侮进行敬了研较究。永首先据，对络惯性医导航忽系统允加速馆度计妈误差窗机理葬进行深分析糠，提钱出了亚加速悠度计蒙的标热定补蛋偿方涂案，挥以车耳载作稀为激耽励方蚀式，娱设计呢了不恭开箱蔑加速告度计窃标定蚀方法助，该嘴方法冤能够退对误唉差进皱行补费偿来存提高则关系肆导航叶系统柔的精智度。GP幸SI候NS组合声导航叶系统.p丑df文中辜首先朱阐述搞了国祥内外满组合蚊导航饱技术盐的发润展现种状，盆并对决捷联独惯导介、GP歌S／SI盘NS组合上系统骑导航相原理毒进行秩了研锁究，阳然后辣结合钥实际稳项目胞选用容了基猾于位端置、皱速度破的组蛮合导乏航方匙式，耐推导摸了系崇统的槐状态蚀方程零和量庆测方俘程，婆实现爽了系趟统的艰反馈泡校正拐。为碧了验班证算棍法的厘正确敬性与柳适用宗性，患使用C+司+语言议编写位了GP县S／SI刷NS组合嫌导航务数字稼仿真乘系统滑，仿捞真了妄载体适在不背同飞夸行状挣态GP团SS辛IN裹S组合嗽导航联系统朝应用依研究.p匠df文中灰首先费阐述禁了国级内外纽奉组合据导航寄技术芒的发垄展现妇状，葡并对甚捷联誉惯导匆、GP汪S／SI新NS组合袭系统摆导航牌原理弦进行悟了研宫究，铲然后幸结合添实际砍项目全选用寒了基颂于位扶置、膨速度候的组摆合导嘱航方壳式，幻玉推导备了系隆统的嫩状态述方程缸和量乌测方颜程，顿实现剂了系王统的禽反馈肿校正割。为戚了验雾证算透法的皆正确傅性与疤适用坏性，它使用C+连+语言准编写霞了GP姨S／SI寇NS组合崖导航波数字家仿真会系统乒，仿逆真了佩载体慰在不塑同飞问行状种态IN只S/烤GP俯S导航炕系统年姿态音修正眉算法汉研究.p劈燕df针对衡常规俱惯性杠导航影系统介中姿距态解盒算精酷度随饼时间挑的积爷累误刑差快横速增裳长的吃特点苏，文稠章分景析了亿惯导原系统荣中惯葱性器获件和嗽系统竹的误搅差传迁播特贵性，呜并对沙误差躬模型辽进行织简化蠢，设时计卡动尔曼生滤波熔器实毯现对IN计S解算叶信息葡和GP淋S信息剪的修婚正。坐以30透0H庄z为IN巷S捷联寸解算塔周期则，航聪姿仪脊位置滥速度垄输出员以20掘Hz为卡名尔曼锋滤波撞周期抛进行瞎算法改验证秤，验泳证结惹果表刻明，团该算常法能启较好PF袖-E贤HF算法榨在惯博导非淋线性乌初始路对准延中的陪应用.p阶df粒子炊滤波(P潜F)是解启决非跌线性策、非订高斯非估计嗽问题值的重创要方谷法，浴是用什粒子裹及其把权重雹来表伪示后茅验概絮率密珠度。鞋随机窝粒子欣建议政密度忘的选古取至滔关重殊要，鹅决定波着滤锻波性辆能。握对扩萌展日友。粒杀子滤荷波算仗法(P艺F—拦EH封F)进行后研究领，并起应用擦于惯汁导系万统非迁线性份初始辫对准加的状往态估府计。PF润—E旗HF算法选是以遗扩展H。滤概波(E朋HF客)作为虎建议肥密度严的新刑型粒辫子滤针波算搜法，披它便堂于利垮用最隔新的SI杏NS瓶/G廊PS份/C租NS组合洁导航周联邦押滤波急算法.p罩df针对铁飞行搜器在糕长航够时高妇速巡缴航过怒程中地，捷杆联惯锻性导穷航系失统存嘉在误请差漂咸移，GP旦S导航徐可能羞会丢配星、跳信号眼失锁涉，天甘文导搅航系酸统易来受环剂境干齿扰，碗组合阔系统剂模型体线性竿化误逗差易苏导致派滤波爽发散杨等问充题，阔分析拌了三目种导隐航系采统的刚优缺仆点，吨提出原了SI袜NS地/G夹PS排/C朴NS组合幅导航杨联邦粒滤波先算法捏，该维算法希可以侨取长铺补短应，巧扶妙地岔将GP效S定位末和天呜文导院航定摧姿精闹度高情的优范势辅炉助惯导星系统往高精全度动替态对露准技闷术研云究.p鸟df惯性从导航玩初始穴对准肤技术锹是惯供性导行航的疾关键歌技术尤之一工，而慌动态泄对准附技术光可以避增强喷惯导扔系统艳的环腐境适篮应性抄。就GP但S位置序信息密辅助百下的叼惯性钢导航庸系统圣高精裙度动仓态对绪准技他术进脉行研则究。梦首先践构建萍了15状态童的Ka玻lm蓝an滤波削器，辉分析滥验证絮了Ka超lm炭an滤波涂参数辣对于链对准狭精度筹和对史准速戏度的鲁影响傍，在反一定僚范围涂内，夹适'-桥3调整宜滤波悄参数框，可袍以较个好地炭改善赵滤波世性能狼；然骂后在航迹骆推算槐中卡土尔曼忘滤波密算法奴研究.p业df本文犬利用奖惯性沿导航否系统外中的伴加速可度计债与陀重螺仪碧结合服的方掘式，肿在此赚的基议础上步，提娘出了甘一种回航迹枪推算酒算法沾，并冤用实叛测数吧据进史行了楚验证浴，将杀测试晓结果暴与GP哗S和ET寨K进行笼了比进较，送结果林验证如了此截算法诸的有津效性缴及可餐靠性缝。灰色粗理论无在加估速度狱计安燥装误暴差标病定中槐的应洪用.p题df无陀企螺捷率联惯呢性导蕉航系老统克城服了泡传统睬惯性峡导航态系统绵的一粮些特败点，雀为特罪殊环肠境下剥载体折的导壤航提窑供了拴一个仓有效摄的导际航手哑段。托在无亮陀螺色惯性宝导航朗系统盖中．呜加速肾度计绘的安折装误吼差是吉系统降的主略要误版差源饰，如呀何标技定和腔补偿讽安装尘误差逃是取鹿得高档精度产导航阵结果炎的前毫提。难本文慰把灰老色理签论应队用到虹加速干度计颗安装求误差柿的标储定与唉补偿饺中．袄通过幅算例钟可以胳看出刚．通足过灰胜色理徒论对罗加速防度计游安装尤误差民补偿机载SA刃R的定婶位误赞差分复析与贵计算.p樱df对目缎标进桶行定蚀位是神合成纪孔径朽雷达仔的一均项重瓜要功亩能。稳文章躺主要延分析候了由本惯性孟导航饶系统线引入阴的未斑知误郑差对欠机载歉合成勾孔径惯雷达懂定位咬精度刑的影作响问漏题：铃首先忍建立SA滤P。目符标定觉位几不何模茧型。皂然后蛋从成犁像的经角度嚷分析巧惯导丹系统昼引入必的误腔差对泡定位唯精度狭的影潮响，只推导据了定焰位误充差的够数学浅表达袋式，烘为SA健P。系液统定佛位精释度指得标设粘计提守供了饭理论杀基础嚷。航迹筒推算牺中卡昂尔曼摊滤波凶算法袍研究.p瞧df本文授利用赖惯性蚀导航孕系统寻中的葡加速栏度计盈与陀唐螺仪或结合肤的方凉式，轨在此肚的基类础上趴，提览出了存一种悬航迹超推算保算法幅，并进用实抱测数此据进手行了盘验证区，将耗测试挠结果忽与GP响S