Назад
29 сентября, 2022

Преимущества, недостатки и перспективы применения инерциальной навигационной системы

Разработка инерциальной навигационной системы началась относительно рано, и она использует чисто вычислительный метод для навигации и определения местоположения. Даже сегодня, когда широко используются GPS, Beidou и другие спутниковые системы навигации, инерциальная навигация по-прежнему прочно занимает место во многих навигационных системах.

1. Теоретические основы инерциальной навигации

Когда речь заходит о теоретических основах инерциальных навигационных систем, необходимо упомянуть вклад Ньютона в инерциальную навигацию. Два важных инструмента, используемых в инерциальной навигации: Второй закон Ньютона и математическое исчисление, неразрывно связаны с Ньютоном.

Второй закон Ньютона гласит нам: dv / dt = a, и взаимосвязь между расстоянием и временем также очевидна: ds / dt = v, что связывает расстояние и ускорение воедино. Ни расстояние, ни скорость не могут быть непосредственно измерены, но ускорение может быть. Пока есть ускорение, вы можете знать расстояние в любое время.

Но реальность - это не одномерное, а трехмерное пространство. Что я должен делать? В это время нам нужно знать изменение угла. Поэтому нам также нужен угловой акселерометр (гироскоп). Изобретение гироскопа также неотделимо от заслуги Ньютона. Именно он изучал механику высокоскоростных вращающихся твердых тел, которые предоставили будущим поколениям теоретические исследования по изобретению гироскопа. Гироскоп, соединенный с акселерометром, является сенсорной частью инерциальной навигации.

Таким образом, траектория движения связана с двумя величинами ускорения и углового ускорения, которые могут быть измерены датчиком. Инерциальная навигационная система измеряет эти две мгновенные переменные, и после серии операций с формулами траектория движения может быть полностью рассчитана.

2. Преимущества инерциальной навигации

(1) Инерциальная навигация и позиционирование не требуют внешней информации

Инерциальную навигацию можно назвать антиквариатом, но ее статус и сегодня остается незыблемым. Будь то спутниковая навигация или радионавигация, она ограничена внешней информацией. Как только спутник недоступен и нет навигационной станции, то эти навигационные системы полностью парализованы.

Но инерциальная навигация вообще не требует использования внешней информации. Исходные данные, которые он использует для расчетов, поступают от него самого, и он не подвержен влиянию внешних помех и не посылает никаких сигналов во внешний мир, не говоря уже о помощи какого-либо другого оборудования, поэтому инерциальные навигационные системы в основном используются в вооруженных силах.

(2) Непрерывность инерциальной навигации и позиционирования

Другие системы навигации и позиционирования определяют местоположение точек одну за другой, но положение инерциальной навигации представляет собой непрерывную кривую, что также является важным преимуществом.

3. Ограничения инерциальной навигации

Причина появления спутниковой навигации заключается в том, что была определена инерциальная навигация. По сравнению с другой навигацией, инерциальная навигация имеет большое ограничение: накопленные ошибки. Все расчеты являются количественными, и неизбежно будут ошибки. Инерциальная навигация рассчитывается непрерывно, и накопленные ошибки иногда достигают неприемлемых уровней. Решением этой проблемы обычно является компенсация и коррекция: время от времени корректируйте положение, скорость и угловую скорость для исправления.

4. Перспективы применения инерциальной навигации

Инерциальная навигация в настоящее время чаще используется для объединения инерциальной навигации с GPS и спутниковой навигацией Beidou для создания комбинированной навигации для использования. Например, GPS /Beidou + инерциальная навигация интегрированная автомобильная комбинированная навигационная система.

Таким образом, в относительно открытой среде можно использовать спутниковую навигацию и позиционирование GPS и Beidou; в тени деревьев, высотных зданий, виадуков, горных туннелей, подземных парковок и в других случаях, когда спутниковые сигналы слабы или даже исчезают, они могут быть автоматически переключены на инерциальный навигационная система для обеспечения точной навигации и информации о местоположении.