Definizione
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.
introduzione
Il sistema di navigazione inerziale (INS, INERTIAL NAVIGATION SYSTEM) è anche noto come sistema di riferimento inerziale, è un'informazione esterna, né ad energia radiante esterna (come la radio Navigation, il sistema di navigazione autonomo. Il suo ambiente di lavoro include non solo l'aria, il suolo , può anche essere sott'acqua.Il principio di funzionamento di base della navigazione inerziale si basa sulla legge di Newton, misurando il vettore di gas nel sistema di riferimento inerziale, il tempo viene integrato, convertendolo nel sistema di coordinate di navigazione, e può entrare nel sistema di coordinate di navigazione Velocità, angolo di imbardata e posizione e altre informazioni.
Il sistema di navigazione inerziale è un metodo di navigazione stimato, ovvero la posizione del punto successivo viene calcolata da un punto noto in base al corpo in movimento misurato continuamente e quindi può misurare continuamente il corpo sportivo. posizione attuale. Il giroscopio nel sistema di navigazione inerziale viene utilizzato per formare un sistema di coordinate di navigazione, in modo che l'asse di misurazione dell'accelerometro sia stabilizzato nel sistema di coordinate e fornisca il greco e l'angolo di assetto; l'accelerometro viene utilizzato per misurare l'accelerazione del corpo in movimento, dopo il passaggio La velocità viene rapidamente ottenuta e la velocità può essere spostata nel tempo.
Moderna tecnologia di navigazione relativamente comune, inclusa la navigazione astronomica, la navigazione inerziale, la navigazione satellitare, la radionavigazione, ecc., che solo la navigazione inerziale è autonoma, né radiante all'esterno, né Le stelle nel cielo o la ricezione di segnali esterni sono le migliori.
la navigazione inerziale non è così "inaffidabile", come molte strategie, armi tattiche, come il volo intercontinentale, ecc. Una combinazione del sistema e altri tipi di sistemi di navigazione. Il suo costo è anche relativamente alto, come un livello di navigazione (cioè errore di 1 ora 1 mare nel mare), almeno centinaia di migliaia, e questa precisione del sistema di navigazione è sufficiente per essere equipaggiato con aerei come il Boeing 747. Ora, con il progresso della tecnologia dei dispositivi inerziali MEMS (sistema meccanico microelettronico), la navigazione inerziale di livello aziendale e di livello consumer entra gradualmente nella casa della gente comune.
Vantaggi
The inertial navigation system has the following Vantaggi : 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.
Svantaggi
It Svantaggi 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.
Tuttavia, viene contorto un tasso di deriva fisso, che causa l'errore del movimento dell'oggetto, quindi l'arma del raggio viene solitamente corretta all'inerzia dell'intenzione, GPS, ecc. Per ottenere parametri posizionali continui e precisi. . Il sistema inerziale ha ora sviluppato una varietà di modi di inerzia flessibile, inerzia in fibra ottica, inerzia laser e strumentazione inerziale micro-solida. Il giroscopio è sviluppato dal giroscopio tradizionale a giroscopio elettrostatico, giroscopio laser, giroscopio in fibra ottica, giroscopio micromeccanico, ecc. La misurazione del giroscopio laser ha un'ampia gamma di gamma dinamica, buona linearità, prestazioni stabili e ha una buona stabilità e ripetizione della temperatura, che ha sempre dominato nelle applicazioni di alta precisione. A causa del progresso scientifico e tecnologico, il costo inferiore del giroscopio in fibra ottica (FOG) e del giroscopio micromeccanico (MEMS) sta diventando sempre più alto, è la direzione della futura tecnologia giroscopica.
Classificazione
1. Sistema di navigazione inerziale Piente
2. Sistema di navigazione inerziale analitico
3. Sistema di navigazione ad inerzia semianalitica
Fare domanda a
Il sistema di navigazione inerziale è utilizzato in vari motori, inclusi aerei, sottomarini, navette spaziali e altri strumenti di trasporto e missili, ma il costo e la complessità lo limitano. Occasione di applicazione.
Il sistema inerziale viene applicato per la prima volta al Rocket Guidance e l'americano Rocket Pioneer Robert Gordalt GotDard prova il suo primo sistema giroscopico. Durante la seconda guerra mondiale, il Feng Brun tedesco migliorò, fu applicato alla guida del razzo V-2. Dopo la guerra, gli istituti del Massachusetts degli Stati Uniti e altri istituti di ricerca e personale hanno condotto ricerche approfondite sulla guida inerziale, sviluppando così un moderno sistema di navigazione inerziale per l'applicazione aereo, razzo, navetta spaziale e sottomarino.
Importanza
la tecnologia inerziale è una delle tecnologie chiave per la navigazione del vettore, la tecnologia inerziale è una tecnica per l'utilizzo di principi inerziali o altri principi correlati, misurazione autonoma e controllo del movimento del vettore È un nome generico di navigazione inerziale, guida inerziale, misurazione inerziale e sensibilità inerziale tecniche. Con il sostegno dei forti fondi dei governi, la moderna tecnologia dell'inerzia è penetrata nel campo civile dall'iniziale applicazione militare. La tecnologia inerziale ha uno status molto importante nella tecnologia delle apparecchiature di difesa. Per i missili a medio e lungo raggio per la guida inerziale, la precisione è del 70% della precisione del sistema di guida dipende dalla precisione del sistema di guida. Per il sottomarino nucleare missilistico, a causa del lungo tempo, la sua posizione e velocità vengono modificate e questi dati sono i parametri iniziali del missile di lancio, influenzano direttamente l'accuratezza del colpo del missile e richiedono posizione, velocità e velocità di alta precisione segnale di allineamento verticale. L'unico dispositivo di navigazione attualmente applicato al sottomarino è il sistema di navigazione inerziale. La navigazione inerziale è completamente navigabile indipendentemente dal vettore stesso, non si basa su informazioni esterne, ha un buon occultamento e il lavoro non è influenzato dalle condizioni meteorologiche e dall'interferenza umana ed è estremamente preciso. Per missili da crociera remoti, sistemi di guida inerziale più tecniche di corrispondenza delle mappe o altre tecniche di guida, garantendo che possa colpire il bersaglio con un'elevata precisione dopo migliaia di chilometri. La tecnologia inerziale viene gradualmente promossa in aerospaziale, aviazione, navigazione, sviluppo petrolifero, misurazione della terra, rilevamento marino, controllo della perforazione geologica, tecnologia robotica e ferroviaria, ecc. Con l'emergere di nuovi dispositivi sensibili inerziali, tecnologia inerziale nell'industria automobilistica, elettronica medica Applicazioni si ottengono nell'apparecchiatura. Pertanto, le tecniche inerziali non sono solo uno status molto importante nella modernizzazione della difesa, ma aumentano anche il suo enorme ruolo in tutte le aree dell'economia nazionale.
Sviluppo
Il sistema inerziale è una stima a scala automatica della posizione attiva, della posizione e della velocità del vettore, utilizzando il sensore inerziale, la direzione di riferimento e le informazioni sulla posizione iniziale per determinare l'orientamento del vettore. Dovrebbe consistere almeno in un dispositivo di misurazione inerziale, un computer digitale, un dispositivo di visualizzazione di controllo e una fonte di alimentazione di precisione dedicata. Il movimento del corriere viene eseguito nello spazio tridimensionale, la sua forma di movimento, uno è il movimento della linea, uno è il movimento angolare. Indipendentemente dalla linea sportiva o dall'angolo, è uno spazio tridimensionale. È necessario stabilire una piattaforma di inerzia tridimensionale. Con una piattaforma di inerzia a tre assi, può fornire un riferimento per misurare l'accelerazione di tre accelerazioni di linea libere. Sono state misurate le tre componenti di accelerazione di linea di ciascun orientamento noto. I vettori di movimento del vettore sono stati calcolati attraverso il computer, quindi la prima soluzione di sistema inerziale di grande classe era un sistema di navigazione inerziale di tipo piattaforma. Senza una piattaforma "elettromeccanica", installa il giroscopio e l'accelerometro dei componenti inerziali direttamente sul supporto, stabilisci una piattaforma "matematica" nel computer, per ottenere la velocità e la posizione del supporto mediante calcoli e trasformazioni complesse, questa piattaforma senza problemi Il sistema inerziale è il secondo più grande tipo di soluzione di sistema inerziale, chiamato 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.
Nel 1960, il giroscopio laser si sviluppò per la prima volta con successo, segnando che il giroscopio ottico iniziò a dominare il mercato dei giroscopi. Allo stato attuale, la stabilità zero-nip del giroscopio laser può essere fino a 0,0005 ° / h. Il problema più grande che deve affrontare il giroscopio laser è che il processo di produzione è più complicato e il costo è elevato e anche il volume e il peso sono elevati. Questo è un certo grado L'applicazione di sviluppo in alcune aree è limitata e, d'altra parte, il giroscopio laser è sviluppato a basso costo, miniaturizzazione e direzione integrale a tre assi. Un altro giroscopio ottico in fibra ottica non solo ha molti vantaggi del giroscopio laser, ma ha anche le caratteristiche di un processo di fabbricazione semplice, basso costo e peso leggero ed è attualmente il giroscopio ottico più veloce
lo sviluppo del mio paese
la tecnologia inerziale del mio paese ha raggiunto lunghi progressi, il sistema di navigazione inerziale della piattaforma Liquid Furura e il sistema di piattaforma a quattro assi del giroscopio di regolazione della potenza è stato applicato al razzo di lancio della serie Long March. Altri vari tipi di congiunzione su piccola scala, guida giroscopica in fibra ottica, linee guida giroscopiche laser e correzione GPS corrispondente, ecc. Sono stati ampiamente applicati anche ad armi di guida tattica, aerei, navi, razzi di lancio, astronavi, ecc. Come tasso di deriva 0,01 ° ~ 0,02 ° / h nel nuovo volo di prova del caccia, il tasso di deriva di 0,05 ° / h sotto il giroscopio in fibra ottica, l'applicazione di Jieli è inerziale nella nave, l'applicazione sul sottomarino, così come piccolo L'applicazione di diverse linee guida inerziali in vari tipi di armi di guida missilistica ha notevolmente migliorato le prestazioni del nostro equipaggiamento militare.