慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是以陀螺和加速度計(jì)為敏感器件的導(dǎo)航參數(shù)解算系統(tǒng),該系統(tǒng)根據(jù)陀螺的輸出建立導(dǎo)航坐標(biāo)系,根據(jù)加速度計(jì)輸出解算出運(yùn)載體在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度和位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種不依賴(lài)于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。其工作環(huán)境不只包括空中、地面,還可以在水下。慣導(dǎo)的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ),通過(guò)測(cè)量載體在慣性參考系的加速度,將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分,且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中,就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。慣性導(dǎo)航主要由陀螺儀和加速度計(jì)提供物理參數(shù)。廣州物流車(chē)慣性導(dǎo)航
慣性導(dǎo)航的數(shù)據(jù)更新頻率更高,可以提供高頻率的定位結(jié)果輸出。攝像頭的幀率一般是30Hz,時(shí)間不確定性為33ms;GNSS延遲一般是100-200ms;而慣導(dǎo)預(yù)測(cè)狀態(tài)的延遲只有幾ms,因此可以用慣導(dǎo)估算并補(bǔ)償其他傳感器的延遲,實(shí)現(xiàn)全局同步。在車(chē)輛行駛的時(shí)候,GNSS的延遲是100ms,攝像頭拍攝環(huán)境目標(biāo)時(shí),圖像實(shí)際位置和GNSS報(bào)告的位置將會(huì)出現(xiàn)不一致,假設(shè)汽車(chē)時(shí)速120km/h,100ms的延遲意味著3.3米的距離的延遲,此時(shí)地圖和目標(biāo)識(shí)別的精度再高也失去意義。而如果使用組合慣導(dǎo),位置的延遲將約為2.5ms,由此導(dǎo)致的誤差只為0.08m,更能夠保證行車(chē)的安全性。廣州物流車(chē)慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航是用來(lái)得出物體的位置信息或者其他角度與狀態(tài)信息的導(dǎo)航技術(shù)。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)使用加速計(jì)和陀螺儀來(lái)測(cè)量物體的加速度和角速度,并用計(jì)算機(jī)來(lái)連續(xù)估算運(yùn)動(dòng)物體的位置、姿態(tài)和速度的輔助導(dǎo)航系統(tǒng)。它不需要一個(gè)外部參考系,常常被用在飛機(jī)、潛艇、導(dǎo)彈和各種航天器上。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)至少包括計(jì)算機(jī)及含有加速度計(jì)、陀螺儀或其他運(yùn)動(dòng)傳感器的平臺(tái)。開(kāi)始時(shí),有外界(操作人員及全球定位系統(tǒng)接收器等)給慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供初始位置及速度,此后慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)傳感器的信息進(jìn)行整合計(jì)算,不斷更新當(dāng)前位置及速度。其優(yōu)勢(shì)在于給定了初始條件后,不需要外部參照就可確定當(dāng)前位置、方向及速度。通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)的加速度和角速度,慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可以檢測(cè)位置變化(如向東或向西的運(yùn)動(dòng)),速度變化(速度大小或方向)和姿態(tài)變化(繞各個(gè)軸的旋轉(zhuǎn))。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常由慣性測(cè)量裝備、計(jì)算機(jī)、顯示器等組成。慣性測(cè)量裝備由加速度計(jì)和陀螺儀這兩大關(guān)鍵慣性元器件組成。三個(gè)自由度的陀螺用來(lái)測(cè)量飛行器的角加速度,三個(gè)加速度計(jì)用來(lái)測(cè)量飛行器的加速度,計(jì)算機(jī)通過(guò)測(cè)得的角加速度和加速度數(shù)據(jù)計(jì)算出飛行器的速度和位子數(shù)據(jù)。下面就具體來(lái)說(shuō)說(shuō)這兩大關(guān)鍵慣性元器件。陀螺儀:傳統(tǒng)意義上的陀螺儀是安裝在框架中繞回轉(zhuǎn)體的對(duì)稱(chēng)軸高速旋轉(zhuǎn)的物體,具有穩(wěn)定性和進(jìn)動(dòng)性,利用這些特性制成了敏感角速度的速率陀螺和敏感角偏差的位置陀螺,現(xiàn)在習(xí)慣上把能夠完成陀螺功能的裝臵統(tǒng)稱(chēng)為陀螺。加速度計(jì):加速度計(jì)是用來(lái)感測(cè)運(yùn)動(dòng)載體,沿一定方向的比力的慣性器件,可以測(cè)量出加速度和重力,從而計(jì)算載體的速度和位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)是一種自主式推算導(dǎo)航技術(shù),不依賴(lài)于外部信息、也不向外部輻射能量。
慣性導(dǎo)航主要的應(yīng)用:慣性導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)較早起步于航天、航空、制導(dǎo)武器、艦船、戰(zhàn)機(jī)等領(lǐng)域,隨著電子技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)價(jià)值的挖掘,慣性導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)展到車(chē)輛導(dǎo)航、軌道交通、隧道、消防定位、室內(nèi)定位等民用領(lǐng)域,甚至在無(wú)人機(jī)、自動(dòng)駕駛、便攜式定位終端(如智能手機(jī)、兒童/老人定位追蹤器等)中也被普遍應(yīng)用。慣導(dǎo)系統(tǒng)為運(yùn)動(dòng)載體提供位置、速度、姿態(tài)(航向角、俯仰角、橫滾角)等信息,不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)T性元器件性能和慣導(dǎo)精度的要求各不相同。慣導(dǎo)系統(tǒng)可以為運(yùn)動(dòng)載體提供位置、速度、姿態(tài)(航向角、俯仰角、橫滾角)等信息。廣州物流車(chē)慣性導(dǎo)航
慣性導(dǎo)航的工作原理是什么?廣州物流車(chē)慣性導(dǎo)航
慣性導(dǎo)航是怎么工作的呢?假設(shè)三軸加速度計(jì),x軸一直指向東方,y軸一直指向北方,z軸一直指向天上,那么慣性導(dǎo)航的任務(wù)就變得特別簡(jiǎn)單,x軸方向上加速度的積分,就是經(jīng)度的變化率,y軸方向上加速度的積分,就是緯度的變化率,z軸方向上加速度的積分,就是高度的變化率。有了經(jīng)緯度的變化率以及經(jīng)緯度的初始值,我們就很容易能夠求得物理當(dāng)前所在的位置。這樣看來(lái),如果不關(guān)注物體的朝向,只用加速度計(jì)就能實(shí)現(xiàn)慣性導(dǎo)航。然而實(shí)際上,我們還必須借助陀螺儀,簡(jiǎn)單的原因就是,你如何不借助陀螺儀就能讓三軸加速度計(jì)x,y,z三個(gè)軸的指向一直保持東,北和天呢?根據(jù)上面的原理想法分析,人們就設(shè)計(jì)出了一款平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(GINS)。這個(gè)系統(tǒng)說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn),就是設(shè)計(jì)了一個(gè)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)的慣性平臺(tái),不管物體怎么轉(zhuǎn)動(dòng),平臺(tái)能始終保持姿態(tài)不變。廣州物流車(chē)慣性導(dǎo)航
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