惯性导航技术的发展及其应用

文章编号：1006-1576（2006）09-0055-02

惯性导航技术的发展及其应用

周徐昌，沈建森

（海军工程大学 研究生队，湖北 武汉 430033）

摘要：惯性导航技术，通过陀螺和加速度计测量载体的角速率和加速度信息，经积分运算得到载体的速度和位置信息。包括平台式惯导系统和捷联惯导系统。平台式惯导系统将陀螺通过平台稳定回路控制平台跟踪导航坐标系在惯性空间的角速度。捷联惯导系统利用相对导航坐标系角速度计算姿态矩阵，把雷体坐标系轴向加速度信息转换到导航坐标系轴向并进行导航计算。该技术的发展和应用趋势，以惯性导航和GPS卫星导航的组合导航最为典型。

关键词：惯性导航；平台式惯导系统；捷联惯导系统；组合导航 中图分类号：TN967.1 文献标识码：A

Development of Inertial Navigation Technology and Its Applications

ZHOU Xu-chang, SHEN Jian-sen

(Brigade of Graduate, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)

Abstract: The inertial navigation technology measured the angular rate sensor and acceleration information of carrier by using peg-top and accelerometer; after integral calculation, the speed and position information of carrier were acquired. The inertial navigation technology includes platform inertial navigation system and SINS. The platform inertial navigation system used peg-top to stabilize the loop through platform and control the angular speed of the platform track navigation coordinate system. The SINS adopted the angular speed of relative navigation coordination system to calculate gesture matrix; and the acceleration information of torpedo body coordinate system axis was transformed into navigation coordinate system axis and the navigation calculation was carried out. The typical application of the development and application tendency for this technology was the combination navigation of inertial navigation and GPS satellite navigation.

Keywords: Inertial navigation; Platform inertial navigation system; SINS (ship's inertial navigation system); Integrated navigation

0 引言

惯性导航（Inertial Navigation）是20世纪中期发展起来的完自主式的导航技术。通过惯性测量组件（IMU）测量载体相对惯性空间的角速率和加速度信息，利用牛顿运动定律自动推算载体的瞬时速度和位置信息，具有不依赖外界信息、不向外界辐射能量、不受干扰、隐蔽性好的特点，且惯导系统能连续地提供载体的全部导航、制导参数（位置、线速度、角速度、姿态角），故广泛应用于航天、航空、航海领域，特别是军事领域。

用一个导航平台把2个加速度计的测量轴分别稳定在x和y轴向，则加速度计分别测量载体x和y轴的相对惯性空间的运动加速度，经导航计算机的运算得到载体的航行速度vx、vy和瞬时位置x、y。

vx=vx0+∫axdt

0t

vy=vy0+∫aydt

t

x=x0+∫vxdt

t

y=y0+∫vydt

t

1 惯性导航的基本原理

在实际的长航程惯性导航系统中，考虑到地球表面为球面，载体位置用地理经纬度λ和φ表示，如果x

轴指北，y轴指东，R为地球半径，则用经纬度表示的载体的位置为：

= 0+∫

t0

tuxuy

λ=λ0+∫R0Rcos

从结构上看，惯性导航分为平台式惯性导和捷

联式惯性导，如图2和图3。

图1 惯性导航基本原理

平面导航的工作原理如图1。取oxy为定位坐标系，载体的瞬时位置为(x,y)坐标。如果在载体内

收稿日期：2006-04-07；修回日期：2006-05-30 作者简介：周徐昌（作者未提供）。

平台式惯导系统，其导航加速度计和陀螺都安

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