平台式惯性导航系统（INS）：基本原理与分类

"平台惯导的基本原理（INS）——详细分析了平台惯导系统的组成和工作原理，包括当地水平面惯导系统和空间稳定惯导系统。" 平台惯性导航系统（INS）是一种自主导航技术，它利用惯性传感器来测量载体的运动，无需外部参考信号。平台式惯导系统是其中的一种类型，它的核心是一个由陀螺仪稳定的三轴平台，这个平台定义了一个平台坐标系（p），与导航坐标系（n）相关联。 在平台式惯导系统中，三个惯性级的加速度计分别沿着平台坐标系的三个轴安装。加速度计测量到的比力（f）是载体在平台坐标系下的加速度分量（f_p_x, f_p_y, f_p_z）。当平台坐标系能够准确模拟选定的导航坐标系时，这些加速度分量可以转换成导航坐标系下的比力分量（f_n_x, f_n_y, f_n_z）。通过解析这些比力，可以获取载体相对导航坐标系的加速度（v_&_v），然后通过两次积分，得到速度和位置信息。 平台式惯导系统根据选择的导航坐标系不同，可以分为两类： 1. 当地水平面惯性导航系统：这类系统中，平台的两个水平轴（p_ox, p_oy）保持在水平面上，而垂直轴（p_oz）与地垂线对齐。根据水平轴指向的不同，分为指北方位惯导系统（平台的ox指向地理东向，oy指向地理北向）和自由方位惯导系统（oy轴与正北方向有一个自由方位角α）。 2. 空间稳定惯导系统：使用惯性坐标系（i），其中oz轴指向北极，ox和oy轴位于地球赤道平面上，但不随地球自转。由于这种坐标系与地球的转动有关，因此需要计算机进行复杂的补偿计算，以分离运动加速度和重力加速度。 在实际操作中，为了使平台精确跟踪选定的导航坐标系，需要向陀螺仪发送指令信号，使其按照预设的角速度转动。这些指令角速度可以分解为三个轴的指令角速率，通过控制信号传递给相应的陀螺仪，确保平台稳定并跟踪导航坐标系的运动。 平台惯导系统的优势在于其独立性和可靠性，可以在没有外部信号的情况下提供连续的导航数据，广泛应用于航空、航海和军事等领域。然而，由于误差会随着时间累积，系统需要定期校准以保持精度。