捷聯(lián)慣導(dǎo)的基本原理:將慣性測(cè)量器件直接固連在載體上,再將其輸出通過數(shù)學(xué)平臺(tái)(又稱捷聯(lián)矩陣之轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航坐標(biāo)系的參量),進(jìn)行導(dǎo)航解算。系統(tǒng)的慣性測(cè)量器件為角速率陀螺儀和加速度計(jì),它們固連在載體上,測(cè)得的都是載體坐標(biāo)系下的物理量。
中文名稱 | 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng) | 外文名稱 | Strap-down Inertial Navigation System |
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作用 | 把慣性儀表直接固連在載體上 | 性質(zhì) | 慣性導(dǎo)航系統(tǒng) |
捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)捷聯(lián)系統(tǒng)的特點(diǎn)
是慣性組合體與載體固聯(lián),陀螺和加速度計(jì)直接承受載體的運(yùn)動(dòng)(包括震動(dòng)),因此捷聯(lián)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差要比平臺(tái)式系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差大,對(duì)敏感器件的可靠性和抗沖擊性能要求比較高。與撓性陀螺相比,光纖陀螺應(yīng)用在捷聯(lián)系統(tǒng)上有更突出的優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)展
優(yōu)缺點(diǎn)
由于慣性儀表直接連接在載體上,省去了機(jī)電式的導(dǎo)航平臺(tái),從而給系統(tǒng)帶來了很多優(yōu)點(diǎn):
1.整個(gè)系統(tǒng)的體積、重量和成本大大降低,通常陀螺儀和加速度計(jì)只占導(dǎo)航平臺(tái)的1/7;
2.慣性儀表便于安裝維護(hù),便于更換;
3.慣性儀表可以給出軸向的線加速度和角速度,這些信息是控制系統(tǒng)所需要的。和平臺(tái)式系統(tǒng)相比,捷聯(lián)式系統(tǒng)可以提供更多的導(dǎo)航和制導(dǎo)信息;
4.慣性儀表便于采用余度配置,提高系統(tǒng)的性能和可靠性;
1.慣性儀表固連在載體上,直接承受載體的震動(dòng)和沖擊,工作環(huán)境惡劣;
2.慣性儀表特別是陀螺儀直接測(cè)量載體的角運(yùn)動(dòng),高性能殲擊機(jī)角速度可達(dá)400°/ s,這樣陀螺的測(cè)量范圍是0.01-400°/s,如果采用機(jī)械捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng),這就要求捷聯(lián)陀螺有大的施矩速度和高性能的再平衡回路;
3.平臺(tái)式系統(tǒng)的陀螺儀安裝在平臺(tái)上,可以用相對(duì)于重力加速度和地球自轉(zhuǎn)加速度的任意定向來進(jìn)行測(cè)試,便于誤差標(biāo)定;而捷聯(lián)陀螺則不具備這個(gè)條件,因而系統(tǒng)標(biāo)定比較困難,從而要求捷聯(lián)陀螺有更高的參數(shù)穩(wěn)定性。
研制高精度的捷聯(lián)陀螺和進(jìn)行捷聯(lián)陀螺的誤差補(bǔ)償,是捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的重要關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上研究高精度的捷聯(lián)算法成為提高精度的又一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是建成獨(dú)立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的覆蓋全球的導(dǎo)航系統(tǒng)。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)示意圖 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),促進(jìn)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈形成,形成完善的國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)支撐、推廣和...
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校園導(dǎo)游咨詢 題目:設(shè)計(jì)一個(gè)校園導(dǎo)游程序, 為來訪的客人提供各種信息查詢服務(wù)。 一.需求分析 (1)以 1~10個(gè)數(shù)字表示 10個(gè)景點(diǎn),各個(gè)數(shù)字分別代表并儲(chǔ)存一個(gè) 景點(diǎn)及其相關(guān)信息;然后用一個(gè)無向圖連接這 10 個(gè)頂點(diǎn)并加權(quán)來表 示兩頂點(diǎn)間的距離。 (2)設(shè)計(jì)者表明每個(gè)數(shù)字分別代表的景點(diǎn),由用戶輸入數(shù)字來查找 需要查找的景點(diǎn)及其相關(guān)信息。輸入 1-10 中的任意一個(gè)數(shù),就可查 詢?cè)擖c(diǎn)的信息,輸出為該點(diǎn)的文字描述。 (3)若用戶需要從一景點(diǎn)到另一景點(diǎn)則要求輸入相關(guān)的兩個(gè)數(shù)字便 可得到最短路徑的走法。測(cè)試數(shù)據(jù)輸入 1~10的任意兩個(gè)數(shù)來查詢這 兩個(gè)景點(diǎn)間的距離。輸出的形式為最短路徑及走法。 (4)測(cè)試數(shù)據(jù):輸入 1 、3 、4等查最短則: 1 2;1 10;等。 二.概要設(shè)計(jì) 1. 圖的定義和建創(chuàng)建: typedef struct ArcNode { int length; //路徑
捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)(SINS)是在平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,它是一種無框架系統(tǒng),由三個(gè)速率陀螺、三個(gè)線加速度計(jì)和微型計(jì)算機(jī)組成。陀螺儀和加速度計(jì)直接固連在運(yùn)載體上。陀螺和加速度計(jì)分別用來測(cè)量運(yùn)載體的角運(yùn)動(dòng)信息和線運(yùn)動(dòng)信息,機(jī)載計(jì)算機(jī)根據(jù)這些測(cè)量信息解算出運(yùn)載體的航向、姿態(tài)、速度和位置。捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)由于省去了復(fù)雜的機(jī)電平臺(tái),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、可靠性高、還可以通過冗余技術(shù)提高其容錯(cuò)能力。并且,由于諸如激光陀螺、光纖陀螺等固態(tài)慣性器件的出現(xiàn),計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和計(jì)算理論的日益完善,捷聯(lián)慣導(dǎo)的優(yōu)越性日趨顯露。
捷聯(lián)系統(tǒng)陀螺儀是指捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中直接安裝在載體上的陀螺儀 。
第一章 概論
1.1 導(dǎo)航的基本概念
1.2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理
1.3 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的分類
1.4 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展
1.5 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)與平臺(tái)慣導(dǎo)系統(tǒng)的對(duì)比
思考題
第二章 慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)知識(shí)
2.1 慣性空間與慣性參照系
2.1.1 慣性空間及物體在慣性空間的運(yùn)動(dòng)
2.1.2 慣性參照系
2.1.3 物體在非慣性參照系中的運(yùn)動(dòng)
2.2 地球參考橢球和重力場(chǎng)
2.2.1 地球的形狀與參考橢球
2.2.2 參考橢球的曲率半徑
2.2.3 垂線及緯度的定義
2.2.4 地球的重力場(chǎng)
2.3 計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)及地球自轉(zhuǎn)角速度
2.4 慣性導(dǎo)航中常用的坐標(biāo)系
2.4.1 慣性坐標(biāo)系
2.4.2 確定載體相對(duì)地球位置的坐標(biāo)系
2.4.3 與載體位置或慣導(dǎo)系統(tǒng)本身有關(guān)的坐標(biāo)系
2.5 三維直角坐標(biāo)系間的角度關(guān)系與方向余弦矩陣
2.5.1 方向余弦矩陣的定義與性質(zhì)
2.5.2 根據(jù)歐拉角求取方向余弦矩陣
2.5.3 方向余弦矩陣的微分
2.6 坐標(biāo)系間變換的其他數(shù)學(xué)描述
2.6.1 旋轉(zhuǎn)矢量法
2.6.2 四元數(shù)
2.6.3 方向余弦矩陣、歐拉角、旋轉(zhuǎn)矢量和四元數(shù)間的關(guān)系
思考題
第三章 慣性元件——陀螺儀與加速度計(jì)
3.1 轉(zhuǎn)子陀螺儀力學(xué)基礎(chǔ)
3.1.1 定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的動(dòng)量矩
3.1.2 動(dòng)量矩定理
3.2 轉(zhuǎn)子陀螺儀基本特性
3.2.1 陀螺儀的一般原理結(jié)構(gòu)
3.2.2 二自由度陀螺儀的運(yùn)動(dòng)特性
3.2.3 二自由度陀螺儀的運(yùn)動(dòng)微分方程與傳遞函數(shù)
3.2.4 陀螺儀的進(jìn)動(dòng)與章動(dòng)
3.2.5 單自由度陀螺儀的運(yùn)動(dòng)特性及傳遞函數(shù)
3.3 光學(xué)陀螺基礎(chǔ)知識(shí)
3.3.1 Sagnac效應(yīng)及Sagnac干涉儀
3.3.2 激光陀螺儀
3.3.3 光纖陀螺儀
3.4 加速度計(jì)測(cè)量比力的原理與常用的加速度計(jì)
3.4.1 比力的概念
3.4.2 加速度計(jì)對(duì)比力的測(cè)量
3.4.3 擺式加速度計(jì)
3.4.4 撓性加速度計(jì)
思考題
第四章 陀螺穩(wěn)定平臺(tái)
4.1 陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)概述
4.1.1 陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的基本概念
4.1.2 陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的分類
4.2 單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)及其幾何穩(wěn)定狀態(tài)
4.2.1 組成與穩(wěn)定原理
4.2.2 幾何穩(wěn)定狀態(tài)分析
4.2.3 單軸陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的校正問題
4.3 積分陀螺儀輸出軸上干擾力矩對(duì)系統(tǒng)的影響及陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的
修正原理
4.3.1 積分陀螺儀輸出軸上干擾力矩對(duì)穩(wěn)定系統(tǒng)的影響
4.3.2 單軸積分陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的修正原理
4.4 三軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)
4.4.1 三環(huán)式三軸平臺(tái)的結(jié)構(gòu)
4.4.2 研究三軸平臺(tái)的坐標(biāo)系
4.4.3 基座和環(huán)架軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)到平臺(tái)臺(tái)體的傳遞
4.4.4 三軸平臺(tái)的幾何穩(wěn)定狀態(tài)
4.4.5 三軸平臺(tái)的修正
4.5 用二自由度陀螺儀構(gòu)成的陀螺穩(wěn)定平臺(tái)
……
第五章 平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理
第六章 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理
第七章 無阻尼指北方位慣導(dǎo)的誤差分析
第八章 捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差分析
第九章 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的阻尼
第十章 指北方位慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)
第十一章 捷聯(lián)慣導(dǎo)初始對(duì)準(zhǔn)技術(shù)
第十二章 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)綜合校正
附錄A常用函數(shù)的拉氏變換
附錄B卡爾曼濾波基礎(chǔ)
附錄C慣性導(dǎo)航快速入門問答
參考又獻(xiàn) 2100433B