鄭州車載組合慣性導航INS

來源: 發(fā)布時間:2023-02-07

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(tǒng)有著以下優(yōu)點:1、隱蔽性好,因為它不向外發(fā)射信號,也不接收外部信號,所以不容易被發(fā)現(xiàn);2、全天候,慣導系統(tǒng)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(shù)多,比如GNSS衛(wèi)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(tài)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(shù)據(jù)更新頻率更高,可以提供高頻率的定位結(jié)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(xiàn)衛(wèi)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(xù)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(diào)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(xiàn)在應用較多的是把慣性導航和GPS、北斗衛(wèi)星導航結(jié)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(tǒng)。鄭州車載組合慣性導航INS慣性導航系統(tǒng)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(tài)、航向、速度、位置等導航參數(shù)的自主式導航方法。牛頓力學定律是慣性導航的理論基礎?,F(xiàn)代比較常見的幾種導航技術,包括天文導航、慣性導航、衛(wèi)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(tǒng)是以陀螺和加速度計為敏感器件的導航參數(shù)解算系統(tǒng),該系統(tǒng)根據(jù)陀螺的輸出建立導航坐標系,根據(jù)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(tǒng),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(tǒng)。其工作環(huán)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(tǒng)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(jīng)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(jīng)緯度的變化率以及經(jīng)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(xiàn)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(jù)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(tǒng)(GINS)。這個系統(tǒng)說簡單點,就是設計了一個會自動調(diào)節(jié)的慣性平臺,不管物體怎么轉(zhuǎn)動,平臺能始終保持姿態(tài)不變。慣性導航系統(tǒng)主要的優(yōu)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(tǒng)的關鍵元件之一。依靠它對比力的測量,完成慣性導航系統(tǒng)確定載體的位置、速度以及產(chǎn)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(wěn)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(tǒng)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(yōu)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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