惯性导航控制系统（惯性导航系统导航原理）
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你知道什么是惯性导航系统吗？
一）惯性导航定义
利用惯性元件（加速度计）来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。惯性导航的组成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。
（二）牛顿力学和惯性导航的关系
什么是惯性导航呢？简单的说，惯性导航就是在载体中利用惯性元件，引用惯性力，应用在惯性中才成立的牛顿定律，提取载体相对于惯性空间加速信息，再出导航计算机利用提取的加速度信息，经过处理输出载体的位置、速度、姿态、航向等参数的过程。
我们拿空中的运动体比如飞机来说。飞机的运动可以描述成两类，一是质心（指物质系统上被认为质量集中于此的一个假想点）的移动，也称为线运动，相关联的导航参数有飞行速度、位置等；另一类是飞机绕质心的转动，也称为角运动，相应的导航参数有飞机的姿态角和航向角等。惯性导航，是利用陀螺仪和加速度计这两种惯性器件，去分别测出飞机相对于惯性空间的角运动信息和线运动信息，并在给定初始条件下，由计算机推算出飞机的姿态、航向、速度、位置等导航参数的自主式导航方法。牛顿力学定律是惯性导航的理论基础。
（三）惯性导航的由来
现代比较常见的几种导航技术，包括天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航等等，其中，只有惯性导航是自主的，既不向外界辐射东西，也不用看天空中的恒星或接收外部的信号，它的隐蔽性是最好的。惯性导航，并不像大家所认为的那样“不靠谱”，像国家的很多战略、战术武器，再如洲际飞行的民航飞机等，都必须依赖惯性导航系统或者惯导系统和其他类型的导航系统的组合。它的造价也比较昂贵，像一台导航级（即1小时误差1海里）的惯导系统，至少要几十万，而这种精度的导航系统已足够配备在波音747这样的飞机上了。现在，随着mems（微电子机械系统）惯性器件技术的进步，商业级、消费品级的惯性导航才逐渐走进寻常百姓家。看来，惯性导航是非常靠谱的技术。
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惯性导航系统是什么啊？
惯性导航是指通过测量飞行器的加速度，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飞行器内，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。
惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪，又称惯性导航组合。3个自由度陀螺仪测量飞行器的三个转动运动，3个加速度计测量飞行器的3个平移运动的加速度；计算机根据测量的各种信息，计算出飞机的速度和位置数据；显示器显示各种导航参数。按照惯性导航组合在飞行器上的安装方式，可以分为平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统。前者安装在惯性平台的台体上，计算量小、精度高，但结构复杂、占用面积大；后者直接安装在飞行器上，结构简单、体积小，但由于工作条件不佳，仪表的精度会有所降低。牛顿力学是惯性导航的理论基础。
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。
应用
惯性导航及控制系统最初主要为航空航天、地面及海上军事用户所应用，是现代国防系统的核心技术产品，被广泛应用于飞机、导弹、舰船、潜艇、坦克等国防领域。随着成本的降低和需求的增长，惯性导航技术已扩展到大地测量、资源勘测、地球物理测量、海洋探测、铁路、隧道等商用领域，甚至在机器人、摄像机、儿童玩具中也被广泛应用。
惯性导航系统的简介
惯性导航系统（INS，Inertial Navigation System）也称作惯性参考系统，是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量（如无线电导航那样）的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯性导航的基本工作原理是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，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
惯性导航系统属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到位移。 其缺点是：1、由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差；2、每次使用之前需要较长的初始对准时间；3、设备的价格较昂贵；4、不能给出时间信息。
但惯导有固定的漂移率，这样会造成物体运动的误差，因此射程远的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。惯导系统目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式。陀螺仪由传统的绕线陀螺发展到静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。激光陀螺测量动态范围宽，线性度好，性能稳定，具有良好的温度稳定性和重复性，在高精度的应用领域中一直占据着主导位置。由于科技进步，成本较低的光纤陀螺（FOG）和微机械陀螺（MEMS）精度越来越高，是未来陀螺技术发展的方向。
