惯性导航原理教案(程向红)

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1、欢迎提出宝贵意见！xhcheng@seu.edu.cn025-83792230136014509582010-03-121惯性导航系统原理程向红2010-03-122绪论Navigation运动物体Anymobilevehicle包括舰船、车辆、飞机、宇宙飞行器和卫星等，通常叫做载体.ReferenceFrame是指地球表面、空间和太阳系等.是指在某参考系内将运动物体从一点引导另一点的过程。2010-03-123Astronautics[]Aeronautics早期导航通常意味着正确地引导船舶在海上航行导航===航海Nautics航海随着科学技术的不断

2、发展飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等相继出现，导航的含义不局限于航海☺Autopilotsforguidanceandcontrolofaircraft,missiles,shipsandlandvehicles;☺Controlofgimbalsandotherstructures.2010-03-124观测舰位法和推算舰位法船舶在海上航行位置速度航向航程由于各种舰艇，特别是导弹核潜艇的出现，为了满足发射导弹和稳定其他装置的需要，除要求导航系统提供上述参数外，还要提供水平基准信号。舰船的导航方法有多种，根据获得导航数据的手段，其方法大致可分为两类观测舰位法2010-03-12

3、推算舰位法5观测舰位法依靠观测外部目标或接收外部（光波、无线电）信号来确定舰位利用目测、光学等方法，辨认和观测地面或海地文导航上的特定标志，以确定舰位利用测定天体（日、月、星）相对于水平面的高天文导航度角和相对于真北的方位角，来计算出舰位无线电导航测出舰船相对于地面导航台的几何参量，建立若干位置线，根据两条位置线的交点来确定舰位罗兰(LoranLongRangNavigation)远程无线电导航奥米加(OMEGA)超远程无线电导航系统对一定轨道上的人造卫星进行电波观测，求出舰船卫星导航相对于卫星的位置，再根据已知的卫星相对于地面的位置来计算出舰位。GPS(GlobalPosit

4、ioningSystem)NavigationSystemTimingandRanging2010-03-126GLONASS(GlobalNavigationSatellite)推算舰位法航位推算法（deadreckoning）利用舰船自身的导航设备，不断测量舰船的航向、航速或加速度，加入初始位置，推算出舰船的瞬时位置例如，利用陀螺罗经测量舰船的航向，利用计程仪连续地测量出舰船相对于海水的速度，将速度在相应的坐标系内分解，再对时间积分，即可求出舰船的航程。惯性导航，是利用加速度计测量舰船的运动加速度，对时间进行两次积分，从而确定舰位。因此，惯性导航法也是一种推算舰位法。201

5、0-03-127舰船的各种导航方法，在具体应用中相辅相成观测舰位法地文导航易受天候限制，定位精度较低；但其所使用设备结构简单，使用方便，故障较少。易受天候限制，如在潜艇上使用，需露出水天文导航面观测、容易暴露目标；但其定位精度较高。无线电导航作用距离较远，定位精度较高，且不受时间和天候的限制；但易受自然或人为的干扰和发射台的限制，潜艇处于水下状态时不能使用。容易做到全球、全天候导航，定位精度高；卫星导航但不能实时连续导航。综合导航系统2010-03-128推算舰位法陀螺罗经、计程仪加上航迹自绘仪系统，使用比较广泛。但是，长时间使用这些设备定位，容易产生积累误差。迄今为止，很多计

6、程仪只能测量舰船相对于海水的速度，而不是相对于地面的速度，海水又有流向和流速的变化，影响了测量精度。为了提高导航精度，往往把它们组成综合导航系统。2010-03-129自主性强不依赖于任何外部信息惯性导航系统不向外辐射能量隐蔽性好实时性连续地提供舰船的航速、舰位及航向角、纵横摇角信息在作战舰艇上尤其是战略核潜艇上使用最为理想设备比较复杂；需要用精密的惯性元件——陀螺仪和加速度计；加工、装配及维护保养等需要较高的技术水平；成本较高；长时间工作，陀螺仪的漂移会造成无界定位误差；当长时间使用惯性导航系统时，必须利用其他导航仪器对它进行校准。2010-03-1210惯性技术是什么？惯导

7、（惯性导航与惯性制导）技术InertialNavigationandGuidance的通称。惯性仪表技术（各类陀螺仪和加速度计）惯性测量技术以及有关设备和装置它在国防科学技术中占有非常重要的地位，因而是世界各工业强国重点发展的技术领域之一。随着惯性技术的不断发展，许多国家已将其应用领域扩大到民航、船舶、大地测量、石油钻探、地球物理测量、海洋探测、气象探测、铁路、隧道等许多技术领域。2010-03-1211惯性技术属于尖端技术，是多学科的综合技术精密机械——加工三浮陀螺半球谐振陀螺。计算机技术