慣性定位定向系統

它具有自動化程度高、尋北時間短、準確度高等特點，與傳統的磁式測北相比精度高、可靠性高、性能穩定，此外尋北儀技術具有良好的環境適應性。可應用在導彈武器系統機動發射的瞄準系統，炮兵陣地聯測，隧道施工及其它需要建立方位基準的領域。

慣性定位系統和快速測地系統統稱為慣性大地測量系統，它們都是在慣性導航系統的基礎上改進而成的。下面僅以慣性定位系統為例説明基本組成、各部分功用和基本工作原理 ^[1]  。

慣性定位系統硬件由五部分組成：

(1)慣性測量組合包括一個四框架穩定平台台體，利用兩個二自由度陀螺儀和平台伺服系統使之穩定。三個加速度表相互正交地安裝在平台台體上。其作用是提供實際的計算座標系並給出運動加速度的測量結果。

(2)數據處理組合(即車載數字計算機)包括存儲器和與其它各部分聯繫所需要的輸入輸出接口。其作用是完成系統工作過程中所需要的全部運算。

(3)控制與顯示組合包括控制枱和顯示設備。操作手利用它對系統進行各種控制操作，如：可以輸入數據，收看各種數據，監視系統工作狀態等等。

(4)數據存儲組合包括一個盒式磁帶記錄器。用於存儲測量數據和向數據處理組合裝、卸程序。

(5)電源組合提供系統工作所需要的各種電源。它的輸入是由測量車供電系統提供的26伏直流電壓。

美國利登公司研製的慣性定位系統使用兩種軟件：一種是最初為系統設計的標準慣性定位系統軟件，另一種是為提高系統確定重力異常和垂線偏差精度而設計的快速測地軟件。兩種軟件的功能包括:慣性敏感組合校準、慣性平台的初始對準、平台的控制和導航、卡爾曼濾波和自適應濾波、位置測量結果的事後平滑、平滑前和平滑後位置數據的存儲等等。兩種軟件之間的主要區別是，在快速測地系統中慣性敏感組合工作時，不對平台台體實行實時的調平控制，而慣性定位系統中的平台工作時，需要實時進行調平控制。此外，快速測地軟件與慣性定位軟件相比有較好的卡爾曼濾波程序編排 ^[2]  。

慣性定位系統工作原理與半解析式慣性導航系統工作原理基本上相同。

系統工作之前首先進行初始對準，使慣性敏感組合平台台體相對當地水平面調平，使北加速度表和東加速度表的敏感軸分別對準北向和東向。並將起始點的大地參數輸入系統的計算機。裝有慣性測量系統的地面運載工具(如汽車)出發以後，慣性敏感組合利用三個加速度表分別測出沿北、東、垂直三個方向的運動加速度，以數字形式輸入車載計算機，進行兩次積分運算後得到沿北、東、垂直三個方向的位置變化量，再分別與它們的初值相加即得到每時每刻的位置座標，達到定位的目的。與此同時，利用實時得到的加速度表輸出結果和測量車位置座標測量結果，經過計算機軟件處理得到平台伺服系統三個通道的控制信號。將該控制信號輸入到伺服驅動裝置，使慣性敏感組合平台轉動，從而使三個加速度表的敏感軸(即平台的三個軸)與參考座標軸方向始終保持一致。

陀螺尋北儀可廣泛應用於預警雷達、炮羣、坦克、步兵戰車、偵察車輛、自行火炮、佈雷車以及火箭炮、雷達定向系統等。還可用於大地測量、地形測量，以及建築工程(地鐵、坑道、礦井、道路、堤壩、橋樑的建設等等)施工過程中進行天文方位角的測量。陀螺尋北儀具有較大的市場需求、高精度陀螺尋北儀的研製開發，不僅適應了市場的需要，可創造一定的經濟效益，作為一項慣性技術，也有一定的社會效益。高精度陀螺尋北儀技術指標如下: 尋北時間：不大於6.5min ；尋北精度（1σ）：不大於10″ ^[3]  。