Definice
inertial navigation system (English: INS) inertial navigation system is a navigation parameter solution system with a gyro and accelerometer, which is a navigation parameter solution system of sensitive devices. The navigation coordinate system is established according to the output of the gyroscope, and the speed and position of the decisor of the carrier in the navigation coordinate system is output according to the accelerometer.
Úvod
Inerciální navigační systém (INS, INERTIAL NAVIGATION SYSTEM) je také známý jako inerciální referenční systém, jde o vnější informaci, ani o vnější vyzařovanou energii (jako je radionavigace, autonomní navigační systém. Jeho pracovní prostředí zahrnuje nejen vzduch, ale i zem , může být i pod vodou Základní princip činnosti inerciální navigace je založen na Newtonově zákoně, měřením nosiče plynu v inerciálním referenčním systému se integruje čas, který se převádí do navigačního souřadnicového systému a může se dostat do navigační souřadnicový systém Rychlost, úhel stáčení a poloha a další informace.
Inerciální navigační systém je odhadovaná navigační metoda, to znamená, že poloha dalšího bodu se vypočítává ze známého bodu podle souvisle měřeného pohybujícího se tělesa a může tak průběžně měřit sportovní těleso. Aktuální pozice. Gyroskop v inerciálním navigačním systému se používá k vytvoření navigačního souřadnicového systému, takže měřící osa akcelerometru je stabilizována v souřadnicovém systému a udává greeque a postojový úhel; akcelerometr se používá k měření zrychlení pohybujícího se tělesa po projetí Rychlost je rychle získána a rychlost může být posunuta časem.
Moderní relativně běžná navigační technologie, včetně astronomické navigace, inerciální navigace, satelitní navigace, radionavigace atd., která je autonomní pouze inerciální navigace, není ani zářivá navenek, ani hvězdy na obloze nebo přijímání externích signálů jsou nejlepší.
inerciální navigace není tak "nespolehlivá", jako spousta strategií, taktických zbraní, jako je mezikontinentální let atd. Kombinace systému a jiných typů navigačních systémů. Jeho cena je také relativně drahá, jako je úroveň navigace (tj. 1 hodina chyba 1 moře v moři), minimálně stovky tisíc a tato přesnost navigačního systému je dostatečná k tomu, aby byl vybaven letadly jako Boeing 747. pokrok v technologii inerciálních zařízení MEMS (mikroelektronický mechanický systém), podnikové úrovni, inerciální navigace na spotřebitelské úrovni postupně vstupuje do domova obyčejných lidí.
Výhody
The inertial navigation system has the following Výhody : 1, because it does not rely on any external information, no self-radiant energy System, so hidden hidden, not affected by external electromagnetic interference; 2. All-day, full-time work in air, earth surface and even underwater; 3, can provide position, speed, heading and posture corner data, resulting The navigation information is continuous and the noise is low; 4, the data update rate is high, the short-term accuracy and stability are good.
Nevýhody
It Nevýhody Yes: 1, due to the integration of navigation information, the positioning error increases over time, long-term accuracy; 2, Require long initial alignment time each time you use; 3. The price of the device is more expensive; 4, the time information cannot be given.
Je však konvolvována fixní rychlost driftu, která způsobuje chybu pohybu objektu, takže zbraň dosahu je obvykle korigována na setrvačnost záměru, GPS atd., aby se získaly spojité a přesné polohové parametry. . Inerciální systém nyní vyvinul řadu způsobů flexibilní inerciality, optické inerciality, laserové inerciality a mikropevné inerciální instrumentace. Gyroskop je vyvíjen tradičním vinutím gyroskopu na elektrostatický gyroskop, laserový gyroskop, optický gyroskop, mikromechanický gyroskop atd. Laserové gyroskopické měření má široký rozsah dynamického rozsahu, dobrou linearitu, stabilní výkon a má dobrou teplotní stabilitu a opakování, který vždy dominoval ve vysoce přesných aplikacích. Vzhledem k vědeckému a technologickému pokroku jsou nižší náklady na gyroskopy z optických vláken (FOG) a mikromechanické gyroskopy (MEMS) stále vyšší a vyšší, což je směr budoucí technologie gyroskopů.
Klasifikace
1. Inerciální navigační systém Piente
2. Analytický inerciální navigační systém
3. Poloanalytický setrvačný navigační systém
Aplikovat
Inerciální navigační systém se používá v různých motorech, včetně letadel, ponorek, raketoplánů a dalších dopravních nástrojů a raket, ale náklady a složitost jej omezují. Příležitost aplikace.
Inerciální systém je nejprve aplikován na Rocket Guidance a americký Rocket Pioneer Robert Gordalt GotDard zkouší svůj raný gyroskopický systém. Během druhé světové války se německý Feng Brun zdokonalil, byl aplikován na navádění rakety V-2. Po válce americké Massachusettské instituty a další výzkumné instituce a pracovníci provedli hloubkový výzkum inerciálního navádění, čímž vyvinuly moderní setrvačný navigační systém pro použití v letadlech, raketách, raketoplánech a ponorkách.
Důležitost
inerciální technologie je jednou z klíčových technologií pro navigaci nosiče, inerciální technologie je technika pro využití inerciálních principů nebo jiných souvisejících principů, autonomní měření a řízení pohybu nosiče Je to obecný název inerciální navigace, inerciálního navádění, inerciálního měření a inerciální citlivé techniky. S podporou silných finančních prostředků vlád pronikla moderní setrvačná technologie do civilní oblasti od počáteční vojenské aplikace. Inerciální technologie má velmi důležité postavení v technologii obranného vybavení. U střel středního a dlouhého doletu pro inerciální navádění je přesnost 70 % přesnosti naváděcího systému závisí na přesnosti naváděcího systému. U raketové jaderné ponorky se kvůli dlouhé době mění její poloha a rychlost a tyto údaje jsou počátečními parametry odpalovací střely, přímo ovlivňují přesnost zásahu rakety a vyžadují vysokou přesnost polohy, rychlosti a signál vertikálního zarovnání. Jediným navigačním zařízením, které se v současnosti na ponorce používá, je inerciální navigační systém. Inerciální navigace je navigována zcela nezávisle na samotném nosiči, nespoléhá se na externí informace, má dobré utajení a práci neovlivňují meteorologické podmínky a lidské zásahy a je vysoce přesná. Pro dálkové střely s plochou dráhou letu, inerciální naváděcí systémy plus techniky mapování nebo jiné naváděcí techniky, které zajišťují, že mohou zasáhnout cíl s vysokou přesností po tisících kilometrů. Inerciální technologie se postupně prosazuje do letectví, letectví, navigace, vývoje ropy, měření země, námořního průzkumu, řízení geologických vrtů, robotické techniky a železnice atd. Se vznikem nových inerciálních citlivých zařízení, inerciální technologie v automobilovém průmyslu, lékařské elektronice Aplikace se získávají ve výbavě. Inerciální techniky jsou proto nejen velmi důležitým postavením při modernizaci obrany, ale zvyšují i její obrovskou roli ve všech oblastech národního hospodářství.
Rozvoj
Inerciální systém je samoschodový odhad aktivní polohy, polohy a rychlosti nosiče pomocí inerciálního senzoru, referenčního směru a informací o počáteční poloze k určení orientace nosiče. Mělo by sestávat alespoň z inerciálního měřicího zařízení, digitálního počítače a kontrolního zobrazovacího zařízení a speciálního přesného zdroje energie. Pohyb nosiče se uskutečňuje v trojrozměrném prostoru, jeho pohybová forma, jeden je liniový pohyb, jeden je úhlový pohyb. Bez ohledu na čárové sporty nebo koutek jde o trojrozměrný prostor. Je nutné vytvořit trojrozměrnou platformu setrvačnosti. S tříosou platformou setrvačnosti může poskytnout referenci pro měření zrychlení zrychlení tří volných linek. Byly měřeny tři složky zrychlení čáry každé známé orientace. Pohybové vektory nosiče byly vypočteny pomocí počítače, takže prvním řešením inerciálního systému velké třídy byl inerciální navigační systém platformového typu. Bez "elektromechanické" platformy nainstalujte inerciální komponentní gyroskop a akcelerometr přímo na nosič, vytvořte "matematickou" platformu v počítači, abyste získali rychlost a polohu nosiče pomocí komplexních výpočtů a transformací, tato bezmezná platforma Inerciální systém je druhý největší typ řešení inerciálního systému, nazývaný Jiechang Inertial Monitor.
From the general sense, the process of guiding the navigation carrier to the destination from the starting point is called navigation. From a narrow, navigation is a technical and method for providing real-time posture, speed, and location information to a navigation carrier. Early people relied on the geometrics, starlight, solar height, etc., geographic approach acquisition, targeted information, with the development of science and technology, radio navigation, inertial navigation and satellite navigation and other technologies, are widely used in military, civil and other fields. Among them, inertial navigation is a technical method of using a gyroscope and accelerometer loaded on the carrier and an accelerometer to measure the carrier attitude, speed, location and other information. The softness of the inertial navigation is achieved, the hardware device is called the inertial navigation system , referred to as the inertial system.
Pientel inertial navigation system (Strap-Down Inertial Navigation System, Short SINS) is installed directly on the carrier in the computer in a computer in real time to calculate attitude towards the carrier in the computer The matrix is calculated to calculate the relationship between the carrier coordinate system and the navigation coordinate system, thereby converting the accelerometer information of the carrier coordinate system into information under the navigation coordinate system, and then performs navigation calculations. Since it has the advantages of high reliability, strong weight, light weight, low cost, high precision, etc., so that Sins has become the mainstream of today's inertial navigation system development. The NETIAL MEASUREMENT UNIT, the INERTIAL MEASUREMENT Unit, and the IMU are the core components of the inertial system. The accuracy of the IMU's output information determines the accuracy of the system.
gyroscope and accelerometer are indispensable core measuring devices in the inertial navigation system . Modern high-precision inertial navigation system proposed high requirements for the gyroscope and accelerometers used, because the gravizular drift error and accelerometer zero bias is affecting the accuracy of the inertians The most direct and most important factors, so how to improve the performance of the inertial device, improve the measurement accuracy of the inertial components, especially the gyroscope measurement accuracy, has always been the focus of the inertial navigation field. The development of the gyroscope has experienced several stages. The initial ball bearing gyro, its drift rate is (L-2) ° / h, the gas float, liquid floes and magnetic floset developed by overcome the inertial instrument support technology, and its accuracy can reach 0.001 ° / h, The electrostatic support gyro is preferably from 0.0001 ° / h. Since the 1960s, the development of flexible gyro begins to start, and its drift accuracy is better than 0.05 ° / H, the best level can reach 0.001 ° / h.
V roce 1960 se laserové gyro poprvé úspěšně vyvinulo, což znamená, že optické gyro začalo dominovat na trhu gyroskopů. V současnosti může být nulová stabilita laserového gyra až 0,0005 °/h. Největším problémem laserového gyra je to, že výrobní proces je složitější, jsou zde vysoké náklady a objem a hmotnost jsou také velké. To je určitý stupeň Aplikace vývoje v určitých oblastech je omezená a na druhou stranu je laserové gyro vyvíjeno do nízké ceny, miniaturizace a tříosého integrálního směru. Další optické gyro-gyro-vlákno má nejen mnoho výhod laserového gyroskopu, ale má také vlastnosti jednoduchého výrobního procesu, nízké ceny a nízké hmotnosti a je v současnosti nejrychlejším optickým gyroskopem.
vývoj mé země
Inerciální technologie mé země dosáhla dlouhého pokroku, inerciální navigační systém platformy Liquid Furura a čtyřosý platformový systém gyroskopu pro ladění výkonu byl aplikován na odpalovací raketu řady Long March. Jiné různé typy konjunkce v malém měřítku, gyroskopem naváděné optickými vlákny, laserové gyroskopické pokyny a korekce odpovídající GPS atd. byly také z velké části použity u taktických naváděcích zbraní, letadel, lodí, odpalovacích raket, kosmických lodí atd. Jako např. rychlost driftu 0,01 ° ~ 0,02 ° / h v novém stíhacím zkušebním letu, rychlost driftu 0,05 ° / h pod gyroskopem z optických vláken, aplikace Jieli je inerciálně v lodi, aplikace na ponorce, stejně jako malá Použití několika inerciálních směrnic v různých typech naváděcích zbraní výrazně zlepšilo výkon našeho vojenského vybavení.