P11惯导系统的基本类型 导航原理 教学课件.ppt

* * 引子：惯导系统的两个基本问题 平台在整个导航过程中，平台始终模拟平面坐标系 OXY 在工程上通过陀螺稳定平台来实现 各类惯性导航系统都必须解决两个问题： 借助陀螺建立输入信号的测量基准 利用加速度计信息的积分得到载体的速度和位置等信息。 半解析惯导系统-两种方案 不同测量基准坐标系（参考坐标系）的选取以及实现方法构成了惯导系统的不同方案 平台式 捷联式 半解析式 解析式 惯 导 系 统 半解析式惯性导航系统： 加速度计 陀螺 平台 平台轴 陀螺稳定平台始终跟踪当地水平面 固定方位半解析式 自由方位半解析式 半解析惯导系统-自由方位 自由方位半解析式惯导系统 平台的水平轴 XP、YP 则分别与东方向、北方向相差γ角 游动自由方位半解析式惯导系统 在方位陀螺上施加控制力矩，使其完成相对惯性空间的旋转，其大小为 控制角γ的变化为 M2 M1 半解析惯导系统-两种回路 固定方位半解析式惯导系统 三个稳定回路和三个修正回路 稳定过程： 平台绕外环轴旋转 Gy 进动并输出信号 信号送至纵轴电机 电机产生恢复力矩 平台绕外环轴以相反的角速度转动 半解析惯导系统-坐标变换器 当载体的方向发生 90 度变化 如果陀螺 Gy 的输出仍送到纵轴力矩电机 会造成错误控制 需要坐标变换器 M2 M1 半解析惯导系统-修正角速度 地理坐标系相对惯性空间旋转，角速度ωE、ωN、ωζ 要使平台跟踪地理坐标系，须使平台也以同样的角速度相对惯性空间旋转 须给陀螺加控制电流，使三个陀螺分别产生上述进动角速度 陀螺的进动通过稳定回路传递给平台，实现对地理坐标系的跟踪（平台修正） M2 M1 半解析惯导系统-修正回路(北向) M2 M1 半解析惯导系统-修正回路(东向) M2 M1 半解析惯导系统-修正回路(东向) M2 M1 半解析惯导系统-修正回路(东向) M2 M1 半解析惯导系统-修正回路(方位) 半解析惯导系统-修正过程 M2 M1 加速度计输出 消除有害加速度 一次积分 地理坐标系相对惯性空间的转速 陀螺力矩器 力矩电机 平台旋转 解析式惯导系统-方案及问题 解析式惯导系统 ：平台相对惯性空间稳定 平台只需要稳定回路 加速度计输出不含有害的苛氏加速度和向心加速度 若计算载体相对地球的速度和位置，须进行坐标变换 导航过程中，平台坐标系相对 g 的方向在不断变化 三个加速度计中的 g 分量值也在不断变化，必须通过计算机对 g 的分量实时计算，以便进行输出补偿与积分 解析式惯导系统-重力分量公式 重力加速度 g 随着位移 X、Y、Z 变化的情况 载体在惯性空间从地球表面 A 点横移到 B 点 重力加速度分量 ： 解析式惯导系统-重力分量公式2 当hR时，将 代入 gx、gy 和 gz，得 加速度的分量都是载体位置 x、y、z 的函数 解析式惯导系统-测量及计算 含重力分量的加速度计输出信号 载体位移加速度 载体相对惯性坐标系的速度分量 载体相对惯性坐标系的坐标 解析式惯导系统-方块图 解析式惯导系统方块图：没有修正回路；增加了补偿重力加速度 g 分量的回路。 *