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陀螺仪与惯性导航(惯导 陀螺仪)

hacker2022-07-02 15:13:22最新时事91
本文目录一览:1、惯性导航的原理是什么?2、陀螺仪的主要作用是什么?

本文目录一览:

惯性导航的原理是什么?

惯性导航的基本工作原理:

以牛顿力学定律为基础,通过测量载体在惯性参考系的加速度、角加速度,将它对时间进行一次积分,求得运动载体的速度、角速度,之后进行二次积分求得运动载体的位置信息,然后将其变换到导航坐标系,得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。

惯性导航主要由惯性器件计算实现,惯性器件包括陀螺仪和加速度计。一般来说,惯性器件与导航物体固连,加速度计测量物体运动的加速度,已知初始状态(速度和位置),加速度不断积分就可以计算出每个时刻速度和位置,就是这么简单的道理计算出速度位置进行导航。

但是问题来了,陀螺仪是干嘛用的?这要从上述积分过程来讲,加速度直接积分是不对的,直接积分只能准确体现物理的线运动过程,对于角运动,并不可行。试想一下,一个物理在做向心运动,基本是在原地不动,直接积分向心加速度肯定不对。

地球是椭圆的,而且地球绕着太阳转,我们常说的导航都是对地球导航的,而惯性器件测量的是惯性空间的,一般来说,相对于太阳恒星的。

所以,在物体整个过程中,势必存在转动情况,这个转动过程就是陀螺仪来跟踪的。有了陀螺仪和加速度计,物体的平动和转动都有了测量量,剩下的就是对应积分运算,这样就可以计算出准确的速度位置量了,当然物体的姿态也是中间重要的计算量。

陀螺仪的主要作用是什么?

陀螺仪的主要作用是作为信号传感器。

陀螺仪器最早是用于航海导航,但随着科学技术的发展,它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。陀螺仪器不仅可以作为指示仪表,而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件,即可作为信号传感器。

根据需要,陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号,以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行,而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中,则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。

作为稳定器,陀螺仪器能使列车在单轨上行驶,能减小船舶在风浪中的摇摆,能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。

作为精密测试仪器,陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。由此可见,陀螺仪器的应用范围是相当广泛的,它在现代化的国防建设和国民经济建设中均占重要的地位。

陀螺仪的基本部件有:

1、陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转,并见其转速近似为常值)

2、内、外框架(或称内、外环,它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构)

3、附件(是指力矩马达、信号传感器等)。

手机中的陀螺仪是什么?

若使用的是vivo手机,陀螺仪又叫角速度传感器,可以对手机转动、偏转的动作做很好的测量,从而对手机做相应的操作。应用到陀螺仪的有游戏、相机防抖、导航等。配置陀螺仪的机型,是默认开启这个功能的。

惯导和垂直陀螺哪个可靠?

通过测量飞行器的加速度,并自动进行积分运算获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内,工作时不依赖外界信息也不向外界辐射能量不易受到干扰,是一种自主式导航系统。

捷联式据陀螺仪的不同,分为速率型捷联式惯性导航系统和位置型捷联式惯性导航系统。

速率型捷联式惯性导航系统:用速率陀螺仪,输出瞬时平均角速度矢量信号

位置型捷联式惯性导航系统:用自由陀螺仪,输出角位移信号。

捷联式惯性导航系统省去了平台,所以结构简单、体积小、维护方便,但陀螺仪和加速度计直接装在飞行器上,工作条件不佳,会降低仪表的精度。这种系统的加速度计输出的是机体坐标系的加速度分量,需要经计算机转换成导航坐标系的加速度分量,计算量较大。为了得到飞行器的位置数据,须对惯性导航系统每个测量通道的输出积分。陀螺仪的漂移将使测角误差随时间成正比地增大,而加速度计的常值误差又将引起与时间平方成正比的位置误差。这是一种发散的误差(随时间不断增大),可通过组成舒拉回路、陀螺罗盘回路和傅科回路3个负反馈回路的方法来修正这种误差以获得准确的位置数据。舒拉回路、陀螺罗盘回路和傅科回路都具有无阻尼周期振荡的特性。所以惯性导航系统常与无线电、多普勒和天文等导航系统组合,构成高精度的组合导航系统,使系统既有阻尼又能修正误差。

惯性导航系统的导航精度与地球参数的精度密切相关。高精度的惯性导航系统须用参考椭球来提供地球形状和重力的参数。由于地壳密度不均匀、地形变化等因素,地球各点的参数实际值与参考椭球求得的计算值之间往往有差异,并且这种差异还带有随机性,这种现象称为重力异常。正在研制的重力梯度仪能够对重力场进行实时测量,提供地球参数,解决重力异常问题。

惯导IMU和惯导INS的区别?

IMU惯导测量单元

一个IMU包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺,加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号,而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号,测量物体在三维空间中的角速度和加速度,并以此解算出物体的姿态。在导航中有着很重要的应用价值。为了提高可靠性,还可以为每个轴配备更多的传感器。一般而言IMU要安装在被测物体的重心上。

IMU大多用在需要进行运动控制的设备,如汽车和机器人上。也被用在需要用姿态进行精密位移推算的场合,如潜艇、飞机、导弹和航天器的惯性导航设备等。

INS惯导系统

惯性导航系统是一种利用安装在运载体上的陀螺仪和加速度计来测定运载体位置的一个系统。通过陀螺仪和加速度计的测量数据,可以确定运载体在惯性参考坐标系中的运动,同时也能够计算出运载体在惯性参考坐标系中的位置。

不同于其他类型的导航系统,惯性导航系统是完全自主的,它既不向外部发射信号,也不从外部接收信号。惯性导航系统必须精确地知道在导航起始时运载体的位置,惯性测量值用来估算在启动之后所发生的位置变化。

AGV微惯导

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陀螺仪在惯导系统中的作用是什么?

你好!

惯导的前提是GPS没有信号的时候,传感器检测车的数据,实现惯性导航。

陀螺仪+加速度,顶级有+指南针。抓到车子在地面的运动滚迹。

实现同地图的关联,就实现了惯导。我在做这块,希望可以帮到大家。

仅代表个人观点,不喜勿喷,谢谢。

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评论列表

  • 性许痴妓(2022-07-02 15:48:53)回复取消回复

    号完成航行体的姿态控制和轨道控制。作为稳定器,陀螺仪器能使列车在单轨上行驶,能减小船舶在风浪中的摇摆,能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器,陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。由此可见,陀螺仪器的应用范围是相当广

  • 孤央俛就(2022-07-02 23:21:26)回复取消回复

    号传感器。根据需要,陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号,以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行,而在导弹、卫星运

  • 双笙鸠魁(2022-07-02 18:02:31)回复取消回复

    在地面的运动滚迹。实现同地图的关联,就实现了惯导。我在做这块,希望可以帮到大家。仅代表个人观点,不喜勿喷,谢谢。