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航模飞控三大算法之一:捷联式惯性导航系统

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发表于 2019-9-24 09:18:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
飞控三大算法:捷联式惯性导航系统篇
捷联式惯性导航系统
说到导航,不得不说GPS,他是接受卫星发送的信号计算出自身位置的,但是当GPS设备上方被遮挡后,GPS设备无法定位了。比如在室内、隧道内、地下等场所,基本收不到GPS信号。
语录:任何一款有缺点的产品,必然成就了另一款能克服其缺点的产品。
另一种导航方式是不依赖外界信息的,这种导航叫做惯性导航。
那什么是惯性导航呢?他就是利用载体上的加速度计、陀螺仪这两种惯性元件,去分别测出飞行器的角运动信息和线运动信息(状态量),与初始(上一个)姿态、初始(上一个)航向、初始(上一个)位置一起输入给计算模块,再由计算模块推算出飞机的(当前)姿态、速度、航向、位置等导航参数的自主式导航方法。
(精益求精:陀螺仪是怎么通过角运动信息再经过计算模块计算得出姿态的呢?同理加速度计又是怎样通过线运动信息再经过计算模块计算出速度的呢?(答案之一是姿态解算方法,其中常见的是四元数解算,还有其他算法,可网络了解一下。)

惯性导航系统分为平台式惯性导航和捷联式惯性导航。
早期的惯性导航系统都是平台式的,平台式惯导有实体的物理平台,陀螺仪和加速度计置于由陀螺稳定的平台上,该平台跟踪导航坐标系,以实现速度和位置解算,姿态数据直接取自于平台的环架。
优点:直接模拟导航坐标系,计算比较简单;能隔离载体的角运动,系统精度高。
缺点:结构复杂,体积大,制作成本高。

还有另一种捷联式惯性导航,捷联的英文原义是“捆绑”的意思。因此捷联式惯性导航也就是将惯性测量元件,包括陀螺仪和加速度计,直接装在需要姿态、速度、航向等导航信息的主体上,用计算机将测量信号变换为导航参数。
优点是没有平台,架构简单,体积小,维护方便。
缺点:惯性元件直接装在载体上,环境恶劣,对元件要求较高;坐标变换中计算量大。
总体来看,捷联惯导比平台式惯导优势明显。

在1969年,捷联惯导系统作为"阿波罗"-13号登月飞船的应急备份装置,在其服务舱发生爆炸时将飞船成功地引导到返回地球的轨道上时起到了决定性作用,成为捷联式惯导系统发展中的一个里程碑。
本文出处:https://www.cnblogs.com/kinson/p/9651434.html  ,此处楼主本人修改了一些错别字,增加了一些理解进去,方便用户快速理解。


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