GNSSINS组合导航原理与应用PPT

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1、GNSS/INS组合导航原理章红平Email:hpzhang@whu.edu.cnGNSS/INS组合的需求与意义1.2主要内容和范围1.3组合导航简介2内容意义：导航技术是人类生活、航空航天的共性关键基础技术！3GNSS/INS组合的需求与意义飞机空间站导弹舰船卫星月球车重大需求牵引导航技术与时俱进4JDAM低成本制导武器精确打击-现代战争的主要手段！弹道导弹远程空空导弹舰空导弹精确打击导航技术核心技术陆、海、空、天武器系统应用于精确制导精确打击必要条件重大需求牵引导航技术与时俱进5目标信息获取是精确打击的前提

2、高分辨率对地观测系统必要条件惯性稳定技术技术瓶颈国家中长期发展规划16个重大专项之一!美无人侦察机“全球鹰”在执行任务侦察卫星机载高分辨率SAR及其运动补偿系统对地观测重大需求牵引导航技术与时俱进6载人航天探月工程导航技术关键技术载人航天与探月工程重大需求牵引导航技术与时俱进7二代卫星导航系统与大飞机引导载体从出发点到达目的地的技术和方法提供载体的导航参数，位置、速度和姿态91、为什么要学习组合导航？（1）何为导航？（2）与制导什么区别？制导是根据预先规划的航路，自动引导载体到达目的地的技术和方法10制导系统（Gu

3、idanceSystem）原理框图运动参数导航系统飞行控制计算机执行机构控制指令舵偏角航迹规划11（3）导航技术发展历史古代路标、指南针、天文等20年代磁罗盘、速度表、里程表——仪表导航30年代无线电导航问世40-70年代惯性导航系统、多普勒导航系统80年代末全球卫星定位系统问世1997年惯性/卫星组合导航系统大量推广2001年新型导航系统和复合导航系统天文导航——航海、航天惯性导航——与惯性器件水平有关无线电导航——卫星导航推算导航——速度和航向地形、景象匹配导航物理场匹配导航12（4）目前有哪些导航技术？惯性导

4、航——基本原理13陀螺仪:定轴性进动性（5）各种导航技术的特点？∫∫加速度计矢量矢量在哪个坐标系里计算?如何确定坐标系?∫ZXY惯性仪表分类14（5）各种导航技术的特点？惯性仪表惯性敏感器件惯性技术核心传统机械陀螺仪光学陀螺仪MEMS/MOMES陀螺仪超导磁悬浮陀螺仪液浮陀螺仪三浮陀螺仪挠性陀螺仪静电陀螺仪激光陀螺仪光纤陀螺仪MEMS惯性器件MOEMS惯性器件振动陀螺仪半球谐振陀螺仪压电陀螺仪加速度计15（5）各种导航技术的特点？微机电(MEMS)惯性器件美国Draper实验室研制的MEMS陀螺仪精度以达1º/h美

5、国AD公司研制单片集成的微陀螺仪，年产量数百万只Honeywell公司分辨率50g谐振式加速度计AD公司研制三轴单片集成的微加速度计16（5）各种导航技术的特点？光纤陀螺特点：精度高响应速度快动态范围大主要研究内容和关键技术包括:新型高稳定光纤光源技术全数字信号检测技术误差机理及建模补偿方法光纤陀螺可靠性设计方法法国IXSEA公司研制的高精度光纤陀螺精度为0.001/h美国LITTON公司正在研制战略级光纤陀螺精度达10-4/h量级高精度光纤陀螺惯性导航——误差特性17（5）各种导航技术的特点？惯导系统误差确

6、定性误差随机误差惯性器件常值误差安装误差标度因数误差随机常值白噪声与加速度有关误差一阶马尔可夫过程位置误差速度误差姿态误差随时间积累惯性导航——特点18（5）各种导航技术的特点？惯性导航技术优点缺点自主性强短时间精度高连续提供位置、速度、姿态误差随时间积累价格昂贵（精度越高，价格越贵）惯性导航技术发展历史191852年傅科陀螺，验证了地球自转1906年安休兹制成陀螺方向仪——惯性导航的先导1923年舒拉摆理论，陀螺仪的设计开始完善1942年德国V2火箭，两个陀螺和一个加速度计1954年惯性导航系统在飞机上试飞成功1

7、958年美国潜艇依靠液浮陀螺平台惯导穿越北极,21天20美国Draper实验室对当前陀螺仪发展现状分析惯性导航技术现状21美国Draper实验室对2020年陀螺仪发展趋势的预测惯性导航技术发展趋势22无线电导航技术——基本原理（5）各种导航技术的特点？23无线电导航技术——卫星导航技术（5）各种导航技术的特点？无线电导航受区域限制80年代开始发展卫星导航（将发射台放到卫星上）美国GPS----GPX俄罗斯GLONASS北斗双星伽利略24卫星导航技术——误差特性（5）各种导航技术的特点？卫星导航误差时钟误差星历误差

8、大气层误差电离层延时误差多路径效应随机性误差25卫星导航技术——特点（5）各种导航技术的特点？卫星导航技术优点缺点精度高，误差不积累全球，全天时，全天候接收机价格便宜成本昂贵，不为我国所有不能输出姿态信息输出不连续26天文导航——古老而又年轻的导航技术天文导航是一种利用光学敏感器测得的天体（月球、地球、太阳、其他行星和恒星）信息进行载体位置计算的定位导航方法