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《导航技术基础》课程论文

惯性导航技术发展综述

学号：XXXXXXX，姓名:XXX

摘要：本文针对惯性导航系统，阐述了惯性导航的发展历程,并对惯性导航系统

的原理进行了简要的说明。同时，介绍了惯性导航系统中常用仪表的发展历史，

以及惯性导航系统目前的发展趋势。

关键词：惯性导航系统、常用仪表、发展

一.引言

在各类导航系统中，惯性导航系统被认为是最重要的一种导航系统.惯性导

航是以测量运动体加速度为基础的导航定位方法，测量到的加速度经过一次积分

可以得到运动速度,经过二次积分可以得到运动距离，从而给出运动体的瞬时速

度和位置数据。这种不依赖外界信息,只靠载体自身的惯性测量来完成导航任务

的技术也叫自主式导航.而惯性导航系统则是一种利用惯性敏感器件、基准方向

及最初的位置信息来确定运载体在惯性空间中的位置、方向和速度的自主式导航

系统，有时也简称为惯导。

由于惯导具有高度的自主性、隐蔽性以及信息的完备性等特点,随着国民经

济建设与国防建设的发展,应用日益广泛。目前惯性导航不仅应用于军事、工程

和科学研究等领域，而且已扩展到民用领域,如石油钻井、大地测量、移动机器

人等系统中。随着现代科技的发展,惯性导航系统技术也得到了一些新的发展,如

捷联式惯性导航系统、惯性导航敏感器件的发展等,这些新技术为惯导技术的发

展注入了新的活力,推动着惯导技术的进一步发展。

本文针对惯性导航系统，介绍了它的发展历史和基本原理，以及与其相关的

仪表陀螺仪、加速度计的发展历程，并对惯导系统目前的发展趋势进行了介绍。

二.惯性导航发展历程

1930年以前的惯性技术被称为第一代惯性技术。其包括了1687年牛顿提出

的为惯性导航奠定了理论基础的力学三大定律；1852年,傅科根据欧拉和拉格朗

日的刚体定点转动理论制造出的用于验证地球自转运动的测量装置；1908年安

修茨研制出的世界上第一台摆式陀螺罗经；以及1923年的休拉摆原理。第一代

惯性技术为整个惯性导航发展奠定了基础.

第二代惯性技术始于上世纪40年代火箭发展的初期，从二战期间，惯性技

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术在德国V—2火箭的制导上的首次应用；20世纪50年代麻省理工学院成功研

制了单自由度液浮陀螺，并在B29飞机上成功应用;1958年鹦鹉螺号装备N6-A

和MK-19进行潜航并成功秘密到达目的地；到20世纪60年代，挠性陀螺研究

的逐渐起步.这一时期，还出现了另一种惯性传感器－加速度计.另一方面,为提高

陀螺仪表精度、减少误差，静电陀螺、磁悬浮陀螺和气浮陀螺概念被提出。1960

年激光技术的出现也为今后激光陀螺的发展提供了理论支持；捷联惯性导航理论

研究也趋于完善。第二代惯性技术是把研究内容从惯性仪表技术发展扩大到了惯

性导航系统的应用。

第三代惯性技术发展阶段是始于70年代初期出现的一些新型陀螺、加速度

计和相应的惯性导航系统。这一阶段的主要陀螺包括：静电陀螺、动力调谐陀螺、

环形激光陀螺、干涉式光纤陀螺等。

当前我们正处于第四代惯性技术发展阶段，该阶段的目标在于实现导航系统

的高精度、高可靠性、低成本、小型化、数字化、更广泛的应用领域.由于陀螺

的精度的不断提高，漂移量越来越小以及激光陀螺批量制造技术的成熟，数字计

算机技术的进步，捷联式惯导系统正在各个领域逐渐取代平台式系统.

三.惯性导航基本原理

1.系统组成

一个基本惯性导航系统主要包括以下几部分：①加速度计:用于测量航行体

的运动加速度。②陀螺稳定平台:为加速度计提供一个准确的坐标基准，以保持

加速度计始终沿三个轴向测定加速度，同时也使惯性测量元件与航行体的运动相

隔离。③导航计算机：用来完成诸如积分等导航计算工作，并提供陀螺施矩的指

令信号；④控制显示器:用于输出显示导航参数等，还可进行必要的控制操作;

⑤电源及必要的附件等。

2.工作原理

假设物体做匀速或变速直线运动，其瞬时位置都取决于初始位置、速度的大

小和作用的时间，而速度则取决于初始速度、加速度的大小和作用的时间.即,位

置是对速度的积分，速度