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傳遞對準

鎖定
把基準座標系傳遞給慣性導航系統(Inertial navigation system)進行初始對準的方法。
中文名
傳遞對準
外文名
transfer alignment
領    域
導航
學    科
物理
定    義
對慣性導航系統進行初始對準
相似名詞
初始對準

傳遞對準簡介

把基準座標系傳遞給慣性導航系統進行初始對準的方法。

傳遞對準慣性導航系統

定義
慣性導航系統(INS)是使用計算機,運動傳感器(加速度計)和旋轉傳感器(陀螺儀)的導航輔助裝置,以通過推算運動的位置,方向和速度(運動的方向和速度)連續計算 對象,而不需要外部引用。 用於船舶,飛機,潛艇,導彈,航天器等車輛。 用於指慣性導航系統或緊密相關設備的其他術語包括慣性導航系統,慣性儀器,慣性測量單元(IMU)以及許多其他變體。 較舊的INS系統通常使用慣性平台作為車輛的安裝點,並且這些術語有時被認為是同義詞。 [1] 

傳遞對準信息介紹

慣性導航是一種獨立的導航技術,其中使用加速度計和陀螺儀提供的測量來跟蹤對象相對於已知起點,方向和速度的位置和方位。慣性測量單元(IMU)通常包含三個正交速率陀螺儀和三個正交加速度計,分別測量角速度和線性加速度。通過處理來自這些設備的信號,可以跟蹤設備的位置和方向。
慣性導航用於廣泛的應用,包括航空器,戰術和戰略導彈,航天器,潛艇和船舶的導航。微機電系統(MEMS)的構建的最新進展使得製造小而輕的慣性導航系統成為可能。這些進步已經擴大了可能的應用範圍,包括人類和動物運動捕獲等領域。 [2] 
慣性導航系統至少包括計算機和包含加速度計,陀螺儀或其它運動感測裝置的平台或模塊。 INS最初被提供有來自伴隨初始定向的另一個源(人類操作者,GPS衞星接收機等)的位置和速度,然後通過積分從運動傳感器接收到的信息來計算其自己的更新的位置和速度。 INS的優點是,它不需要外部參考,以便在初始化之後確定其位置,方向或速度。
INS可以檢測其地理位置的變化(例如,向東或北移動),其速度(速度和運動方向)的變化以及其方位(繞軸的旋轉)的變化。它通過測量施加到系統的線性加速度和角速度來實現。由於不需要外部參考(初始化後),因此不受干擾和欺騙。
慣性導航系統用於許多不同的移動物體,包括飛機,潛艇,航天器和導彈等車輛。然而,它們的成本和複雜性對實際使用的環境造成了限制。
陀螺儀測量傳感器框架相對於慣性參考系的角速度。通過將慣性參考系中的系統的原始方向用作初始條件並對角速度進行積分,系統的當前方向始終是已知的。這可以被認為是汽車上的矇住眼睛的乘客能夠感覺到汽車向左右轉,或者隨着汽車上升或下降,上下傾斜。根據這些信息,乘客知道汽車正在面對的方向,但不知道車輛的行駛速度有多快或慢,還是側向滑行。 [3] 
加速度計測量移動車輛在傳感器或車體框架中的線性加速度,但是在相對於移動系統只能測量的方向上(由於加速度計固定在系統上並與系統一起旋轉,而是不知道它們自己的方向)。這可以被認為是車輛中矇住眼睛的乘客能夠隨着車輛向前加速或向前拉動而感到自己被壓回座位,當汽車通過山頂並開始下降時,車輛加速上坡或爬出座位時,感覺自己被壓入座位。根據這些信息,他們知道車輛相對於自身的加速,即是否向前,向後,向左,向右(朝向汽車的天花板)或向下(朝向汽車的地板)測量的相對速度而不是相對於地球的方向,因為當感覺到加速度時,他們不知道汽車相對於地球面臨什麼樣的方向。
然而,通過跟蹤系統的當前角速度和相對於移動系統測量的系統的當前線性加速度,可以確定系統在慣性參考系中的線性加速度。使用正確的運動學方程式對慣性加速度(使用原始速度作為初始條件)進行積分產生系統的慣性速度,並再次積分(使用原始位置作為初始條件)產生慣性位置。在我們的例子中,如果矇住眼睛的乘客知道汽車是如何被指向的,以及在被矇住眼睛之前的速度,如果他們能夠跟蹤汽車的轉向以及如何加速和減速,那麼他們可以隨時準確地知道汽車的當前方位,位置和速度。

傳遞對準初始對準

慣性導航系統開始導航之前的工作狀態。在此期間,一般進行座標系對準、初始參數的測定和裝定,這個過程叫做初始對準。
參考資料
  • 1.    "Basic Principles of Inertial Navigation Seminar on inertial navigation systems." (PDF). AeroStudents.com. Tampere University of Technology, page 5. Retrieved 22 January 2015.
  • 2.    "Sputnik Biographies--Wernher von Braun (1912-1977)". history.nasa.gov. Archived from the original on 2009-03-28.
  • 3.    "Introduction - Engineering360". www.globalspec.com. Archived from the original on 2010-06-20.