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7.1.2 捷联式惯导系统工作原理在线视频

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7.1.2 捷联式惯导系统工作原理课程教案、知识点、字幕

惯性导航系统

按结构原理不同

可分为平台式惯导系统

捷联式惯导系统

平台式惯导系统

可以隔离载体角运动

因而能显著降低

由角运动造成的

惯性仪表测量误差

适合高精度导航需要

常做为

中远程战略导弹

核潜艇

远程战略轰炸机

运载火箭等载体的导航设备

平台式惯导系统

因体积大

质量重

价格昂贵

结构复杂等原因

不适合在

战术导弹

飞机

舰船

以及民用领域应用

本节课学习

捷联式惯导系统工作原理

主要内容包括

捷联式惯导系统定义

捷联式惯导系统功用

捷联式惯性导航工作原理

捷联式惯导系统

最早应用于V-2导弹

采用二自由度陀螺仪

属于位置捷联

用来测量载体姿态角

和沿弹体纵轴方向的视加速度

随着平台式惯导系统出现

位置捷联惯导系统

因适应大姿态测量能力差

逐渐被淘汰

1956年

美国首先提出了

速率捷联惯导系统的专利

速率捷联惯导系统

直接测量载体姿态角速度

动态环境适应能力得到显著提高

速率捷联

采用速率陀螺仪

由于当时

没有满足捷联惯导系统所要求的

惯性仪表和计算机

速率捷联惯导系统

没能得到应用

1969年

阿波罗-13 登月舱

在返回地球途中

因舱中电源出现故障

被迫停止使用

耗电比较多的

平台主惯导系统

启用了

功耗低

备份应急的

速率捷联惯导系统

才将飞船

从离地360万公里的空间

引导到返回地球的轨道

安全降落在太平洋

这是

速率捷联惯导系统的

第一次实际工程应用

成为发展速率捷联惯导系统的

一个重要里程碑

上世纪70年代

随着动力调谐陀螺仪

光学陀螺仪

静电陀螺仪的出现

以及大容量高速的

计算机技术发展

促进了捷联惯导系统

飞速发展

捷联式惯导系统

是将惯性仪表

陀螺仪和加速度计

直接安装在载体上

以完成导航制导任务

一般由陀螺仪

加速度计以及计算装置等组成

加速度计

用于敏感沿弹体坐标系各轴的

视加速度

陀螺仪

用于敏感导弹姿态运动

可以由二自由度位置陀螺测量

也可以采用

速率陀螺仪

测量姿态角速度增量

经过复杂计算求得

对计算装置

性能要求比较高

前者称为位置捷联

后者称为速率捷联

位置捷联

为早期导航系统所用

因为适应

大姿态角变化能力差

已经被淘汰

目前主要是速率捷联

加速度计

一般采用石英挠性加速度计

陀螺仪可以是

动力调谐陀螺仪

光学陀螺仪

或者单自由度速率陀螺仪

捷联惯导系统功能包括

建立测量基准坐标系

导弹发射前

惯组坐标系

与发射坐标系关系

如图所示

通过发射坐标系

确定惯组坐标系

初始姿态

测量导弹绕弹体坐标系

三根轴的姿态角速度

测量导弹沿弹体坐标系

三根轴的视加速度

为导弹的初始对准

提供基准及初始参量

捷联惯导系统

工作原理

如图所示

陀螺仪

用于敏感弹体姿态角速度

其输出信号

送入导航计算机

经过误差补偿计算后

进行姿态矩阵计算

建立“数学平台”

“数学平台”

是弹体坐标系

到导航坐标系的

坐标转换矩阵

一般由四元数构成

并需要实时更新

同时

陀螺仪输出量

也是姿态控制系统的

输入量

形成姿态控制指令

控制导弹稳定飞行

加速度计敏感轴

沿弹体坐标系安装

用于测量

视加速度

在弹体坐标系三根轴上的分量

加速度计输出信号

送入弹上计算机

经误差补偿计算后

通过“数学平台”

进行坐标变换

转换到导航坐标系下

进行导航参数解算

获得相对导航坐标系的

速度位置等导航状态量

通过制导计算

生成制导指令

控制导弹按预定轨道飞行

捷联惯导系统

没有平台复杂的框架结构

因而具有以下优点

体积小 质量轻 结构紧凑

功耗低

没有框架结构

系统功耗大大降低

可靠性高

简化了结构和电路设计

元器件大大减少

使可靠性成倍提高

简化了总体加工

装配

调试

有利于提高批生产能力

可以方便地采用冗余技术

降低了生产成本

和全寿命周期费用

数字化输出

有利于传输和计算

允许全姿态工作

捷联惯导系统

因其诸多优点

广泛应用于战术导弹

巡航导弹

飞机

地面车辆的导航系统

与平台式惯导系统相比较

捷联惯导系统

存在两个缺点

制导精度比较低

只适合中低精度导航领域

捷联惯导系统

初始对准是一项复杂技术

随着微机械惯性器件出现

捷联惯导系统

在民用领域也得到广泛应用

正在逐渐进入我们日常生活

不信

看看你的手机说明书

也许就会发现

你的手机上

使用了惯性器件

一定是捷联式的

这节课就到这里

惯性导航原理课程列表:

第一章 概述

-1.1惯性导航基本概念

--1.1.1 知识导授

--1.1.2 惯性导航基本概念

--1.1.3 小节测试

-1.2惯性导航技术发展史

--1.2 知识导授

--1.2.1 惯性导航技术发展史(一)

--1.2.2 惯性导航技术发展史(二)

--1.2.3 小节测试

-1.3惯性导航常用坐标系

--1.3 知识导授

--1.3.1 惯性坐标系与地球坐标系

--1.3.1 小节测试

--1.3.2 地理坐标系

--1.3.2 小节测试

--1.3.3 弹体坐标系与发射坐标系

--1.3.3 小节测试

-第一章 讨论

第二章 陀螺仪基本理论

-2.1陀螺仪的定义及分类

--2.1.1 知识导授

--2.1.2 陀螺仪定义及分类

--2.1.3 小节测试

-2.2刚体转子陀螺仪的基本特性

--2.2 知识导授

--2.2.1 二自由度陀螺仪基本特性

--2.2.2 单自由度陀螺仪基本特性

--2.2.3 小节测试

-2.3陀螺仪运动方程的建立

--2.3 知识导授

--2.3.1 动静法

--2.3.1 小节测试

--2.3.2 二自由度陀螺仪运动方程

--2.3.2 小节测试

--2.3.3 单自由度陀螺仪运动方程

--2.3.3 小节测试

-2.4陀螺仪运动特性分析

--2.4 知识导授

--2.4.1 二自由度陀螺仪运动特性分析

--2.4.1 小节测试

--2.4.2 单自由度陀螺仪运动特性分析

--2.4.2 小节测试

-第二章 主观题

-第二章 讨论

第三章 惯性仪表陀螺仪

-3.1三浮陀螺仪

--3.1.1 知识导授

--3.1.2 三浮陀螺仪

--3.1.3 小节测试

-3.2静电陀螺仪

--3.2.1 知识导授

--3.2.2 静电陀螺仪

--3.2.3 小节测试

-3.3动力调谐陀螺仪

--3.3.1 知识导授

--3.3.2 动力调谐陀螺仪

--3.3.3 小节测试

-3.4光学陀螺仪

--3.4 知识导授

--3.4.1 sagnace效应

--3.4.1 小节测试

--3.4.2 光纤陀螺仪

--3.4.2 小节测试

--3.4.3 激光陀螺仪

--3.4.3 小节测试

-3.5振动陀螺仪

--3.5.1 知识导授

--3.5.2 振动陀螺仪

--3.5.3 小节测试

-3.6 原子陀螺仪

--3.6.1 知识导授

--3.6.2 原子陀螺仪

--3.6.3 小节测试

-第三章 主观题

-第三章 讨论

第四章 惯性仪表加速度计

-4.1加速度计的测量原理

--4.1.1 知识导授

--4.1.2 加速度计的基本原理

--4.1.3 小节测试

--4.1.4 比力方程

--4.1.5 小节测试

-4.2石英挠性摆式加速度计

--4.2.1 知识导授

--4.2.2 石英挠性摆式加速度计

--4.2.3 小节测试

-4.3陀螺积分加速度计

--4.3.1 知识导授

--4.3.2 陀螺积分加速度计

--4.3.3 小节测试

-第四章 主观题

-第四章 讨论

思政讨论

-思政讨论题

第五章 惯性仪表误差模型及标定

-5.1基本概念

--5.1.1 知识导授

--5.1.2 基本概念

--5.1.3 小节测试

-5.2陀螺仪静态误差模型

--5.2.1 知识导授

--5.2.2 陀螺仪静态误差模型

--5.2.3 小节测试

-5.3加速度计静态误差模型

--5.3.1 知识导授

--5.3.2 加速度计静态误差模型

--5.3.3 小节测试

-5.4惯性仪表误差标定测试

--5.4.1 知识导授

--5.4.2 惯性仪表误差标定测试

--5.4.3 小节测试

-第五章 主观题

第六章 平台式惯导系统

-6.1陀螺稳定平台功能、组成

--6.1.1 知识导授

--6.1.2 陀螺稳定平台功能组成

--6.1.3 小节测试

-6.2陀螺稳定平台工作原理

--6.2.1知识导授

--6.2.2 陀螺稳定平台工作原理

--6.2.3 小节测试

-6.3陀螺稳定平台性能分析

--6.3.1 知识导授

--6.3.2 陀螺稳定平台性能分析

--6.3.3 小节测试

-6.4平台式惯导系统导航原理

--6.4 知识导授

--6.4.1 解析式平台系统

--6.4.1 小节测试

--6.4.2半解析式平台系统

--6.4.2小节测试

-第六章 主观题

第七章 捷联式惯导系统

-7.1捷联式惯导系统工作原理

--7.1.1 知识导授

--7.1.2 捷联式惯导系统工作原理

--7.1.3 小节测试

-7.2 四元数及坐标转换

--7.2.1 知识导授

--7.2.2 四元数及坐标转换

--7.2.3 小节测试

-7.3捷联式惯导系统导航参数解算

--7.3.1 知识导授

--7.3.2 捷联惯导系统导航参数解算

--7.3.3 小节测试

-第七章主观题

-第七章 讨论

7.1.2 捷联式惯导系统工作原理笔记与讨论

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