惯性导航系统技术原理及应用

惯性导航系统 惯性导航系统（Inertial Navigation System，INS）是一种自主式导航系统，不依赖于外部信息，也不向外部辐射能量。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯性导航系统具有多种方式，包括挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等。 惯性导航系统的主要优点包括： 1. 隐蔽性好：由于惯性导航系统不依赖于外部信息，也不向外部辐射能量，因此具有很高的隐蔽性，不受外界电磁干扰的影响。 2. 全球、全时间工作：惯性导航系统可以全天流全球、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下。 3. 提供多种数据：惯性导航系统可以提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低。 4. 高数据更新率：惯性导航系统的数据更新率高，短期精度和稳定性好。 然而，惯性导航系统也存在一些缺点，包括： 1. 定位误差随时间而增大：由于惯性导航系统的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. 初始对准时间长：惯性导航系统每次使用之前需要较长的初始对准时间。 3. 设备价格昂贵：惯性导航系统的设备价格较昂贵。 4. 不能提供时间信息：惯性导航系统不能提供时间信息。 惯性导航系统可以分为两大类：平台式惯导和捷联式惯导。平台式惯导具有实体的物理平台，陀螺和加速度计置于由陀螺定的平台上，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。在捷联式惯导中，陀螺和加速度计直接固化在一起，不存在物理平台。 惯性导航系统在军事领域中的应用非常广泛，包括战术制导武器、飞机、舰艇、运载火箭、宇宙飞船等。例如，漂移率0.01°-0.02°/h的新型激光陀螺捷联系统在新型战机上试飞，漂移率0.05°/h以下的光纤陀螺、捷联惯导在舰艇、潜艇上的应用，以及小型化挠性捷联惯导在各类导弹制导武器上的应用，都极大的改善了我军装备的性能。 惯性导航系统的发展前景非常广阔，随着科技的进步，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。我国的惯导技术近年来已经取得了长足进步，液浮陀螺平台惯性导航系统、动力调谐陀螺四轴平台系统已相继应用于长征系列运载火箭。