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1、4 4 惯性导航基本原理惯性导航基本原理国防科技大学国防科技大学航天与材料工程学院航天与材料工程学院1 1.4.14.1 引言引言4.2 4.2 单自由度陀螺测量原理单自由度陀螺测量原理4.3 4.3 加速度计测量原理加速度计测量原理4.4 4.4 平台式惯性导航基本原理平台式惯性导航基本原理4.5 4.5 捷联惯性导航基本原理捷联惯性导航基本原理4.6 4.6 惯性导航误差分析惯性导航误差分析主要内容主要内容2 2.4.14.1 引言引言4.2 4.2 单自由度陀螺测量原理单自由度陀螺测量原理4.3 4.3 加速度计测量原理加速度计测量原理4.4 4.4 平台式惯性导航基本原理平台式惯性导航
2、基本原理4.5 4.5 捷联惯性导航基本原理捷联惯性导航基本原理4.6 4.6 惯性导航误差分析惯性导航误差分析主要内容主要内容3 3.(1 1)惯性导航系统功能)惯性导航系统功能 测量载体相对于惯性坐标系的加速度、角速度,通过积分计算获取载体的导航信息。(2 2)惯性导航系统发展)惯性导航系统发展以机械陀螺为敏感器件的惯性导航系统的发展;以光学或微机电陀螺为敏感器件的惯性导航系统的发展。4 4.(3 3)系统分类)系统分类平台式惯导系统、捷联式惯导系统陀螺加速度计计算机导航信息(4 4)系统组成)系统组成5 5.(5 5)惯导优点)惯导优点 依靠自身测量信息进行连续定位;不需接收外部信息,不
3、受外界干扰;不向外部辐射能量,具有隐蔽性;可同时确定载体位置/速度/姿态信息。6 6.4.1 4.1 引言引言4.24.2 单自由度陀螺测量原理单自由度陀螺测量原理4.3 4.3 加速度计测量原理加速度计测量原理4.4 4.4 平台式惯性导航基本原理平台式惯性导航基本原理4.5 4.5 捷联惯性导航基本原理捷联惯性导航基本原理4.6 4.6 惯性导航误差分析惯性导航误差分析主要内容主要内容7 7.(2 2)陀螺分类)陀螺分类 按测量物理机制分:机械陀螺(液浮、挠性、静电)光学陀螺(激光、光纤)微机电陀螺 按自由度个数分:按自由度个数分:单(双、三)自由度(1 1)陀螺功能)陀螺功能敏感载体相对
4、于惯性坐标系的角速度。8 8.(3 3)机械式单自由度挠性陀螺)机械式单自由度挠性陀螺(M)挠性杆测角器H HOI I结构示意图内环外环9 9.机械式单自由度陀螺测量原理机械式单自由度陀螺测量原理 若载体(外环)相对于惯性坐标系,绕 I(Input)轴以角速度匀速旋转,则转子绕 O(Output)轴进动,测角仪测出相应进动角度(与成正比)。单自由度单自由度 转子相对于载体(外环),除了可以绕 H 轴转动外,还可绕 O 轴转动小角度。而自转轴仅能绕 O 轴旋转,并根据其相对载体的转动自由度定义陀螺仪的自由度。1010.机械式双自由度陀螺结构示意图机械式双自由度陀螺结构示意图外环内环外环轴测角器内
5、环轴测角器转子H1111.Sagnac效应效应(1913年)年)光束 1 的行程传播时间旋转条件下的行程差光束 1、2 的行程差(4 4)激光陀螺)激光陀螺r光束1光束2检测点测量原理示意图ABB1212.激光陀螺结构示意图谐振腔激光束激光管平面镜光电读出器1313.光纤陀螺结构示意图1414.激光陀螺国内:0.002/h光纤陀螺国外:0.001/h1515.4.1 4.1 引言引言4.2 4.2 单自由度陀螺测量原理单自由度陀螺测量原理4.34.3 加速度计测量原理加速度计测量原理4.4 4.4 平台式惯性导航基本原理平台式惯性导航基本原理4.5 4.5 捷联惯性导航基本原理捷联惯性导航基本
6、原理4.6 4.6 惯性导航误差分析惯性导航误差分析主要内容主要内容1616.(1 1)加速度计功能)加速度计功能测量载体相对于惯性坐标系的视加速度在体坐标系中的值。(2 2)加速度计分类)加速度计分类摆式、摆式积分陀螺加速度计1717.0 刻划0 刻划SSfag(不受外力)(3)加速度计测量原理)加速度计测量原理1818.S0地球加速度计不能敏感引力加速度S01919.加速度计2020.4.1 4.1 引言引言4.2 4.2 单自由度陀螺测量原理单自由度陀螺测量原理4.3 4.3 加速度计测量原理加速度计测量原理4.44.4 平台式惯性导航基本原理平台式惯性导航基本原理4.5 4.5 捷联惯
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