惯性导航作业
惯性导航作业
惯性导航作业一、数据说明：1：惯导系统为指北方位的捷连系统。
初始经度为116.344695283度、纬度为39.975172度,高度h为30米。
初速度v0=[-9.993908270;0.000000000;0.348994967]。
2：jlfw中为600秒的数据，陀螺仪和加速度计采样周期分别为为1/100秒和1/100秒。
3：初始姿态角为[2 1 90]（俯仰，横滚，航向,单位为度）,jlfw.mat中保存的为比力信息f_INSc(单位m/s^2)、陀螺仪角速率信息wib_INSc(单位rad/s)，排列顺序为一~三行分别为X、Y、Z向信息.4: 航向角以逆时针为正。
5:地球椭球长半径re=6378245;地球自转角速度wie=7.292115147e-5;重力加速度g=g0*(1+gk1*c33^2)*(1-2*h/re)/sqrt(1-gk2*c33^2)；g0=9.7803267714;gk1=0.00193185138639;gk2=0.00669437999013;c33=sin(lat纬度);二、作业要求：1：可使用MATLAB语言编程，用MATLAB编程时可使用如下形式的语句读取数据：load D:\...文件路径...\jlfw,便可得到比力信息和陀螺仪角速率信息。
用角增量法。
2：(1) 以系统经度为横轴，纬度为纵轴（单位均要转换为：度）做出系统位置曲线图；(2) 做出系统东向速度和北向速度随时间变化曲线图（速度单位：m/s，时间单位：s）；(3) 分别做出系统姿态角随时间变化曲线图（俯仰，横滚，航向,单位转换为：度，时间单位：s）；以上结果均要附在作业报告中。
3：在作业报告中要写出“程序流程图、现阶段学习小结”，写明联系方式。
(注意程序流程图不是课本上的惯导解算流程，而是你程序分为哪几个模块、是怎样一步步执行的,什么位置循环等,让别人根据该流程图能够编出相应程序) (学习小结按条写，不用写套话) 4：作业以纸质报告形式提交，附源程序。
惯性导航岗位职责
惯性导航岗位职责惯性导航岗位职责：惯性导航系统（Inertial Navigation System，简称INS）是一种基于惯性原理的导航系统，能够通过测量加速度和角速度的变化来确定飞行器的位置和运动状况。
在军事和民用航空领域中广泛使用，惯性导航工程师是负责设计、开发和维护惯性导航系统的专业人士。
下面是该岗位职责的详细描述：1. 设计惯性导航系统惯性导航工程师需要根据客户需求或项目要求，设计符合要求的惯性导航系统。
首先需要进行系统需求分析，确定设计目标和技术细节。
其次需要选择合适的传感器、计算单元和接口，进行系统硬件设计。
最后需要编写软件程序，实现系统的数据处理和控制功能。
2. 进行系统测试和优化设计好惯性导航系统之后，需要进行系统测试和优化。
这包括模拟环境下的系统测试和实际场景下的验证。
工程师需要对系统进行各种测试和分析，确定系统的精度、稳定性和可靠性等指标。
对测试结果进行分析和优化，确保系统满足客户需求和项目要求。
3. 维护和升级惯性导航系统惯性导航系统随着使用时间的推移和环境变化，可能会出现各种故障和问题。
工程师需要对系统进行维护和修复，确保系统能够正常运行。
同时，随着技术的不断发展，惯性导航系统也需要不断升级和改进。
工程师需要跟踪最新技术和市场趋势，为系统升级提供技术支持和建议。
4. 提供技术支持和培训惯性导航工程师需要与客户和团队密切合作，提供技术支持和解决方案。
对于一些复杂的问题，需要深入研究和解决。
此外，还需要为客户和团队提供相关的技术培训，帮助他们更好地使用和维护惯性导航系统。
总之，惯性导航工程师是惯性导航系统开发和运营的核心人才，需要具备扎实的技术功底和对航空领域的深刻理解。
他们需要设计、测试、维护和升级惯性导航系统，为客户提供技术支持和培训，确保系统能够稳定、高效、安全地运行。
导航系统大作业
导航系统1．简述捷联惯性系统中地理系到机体系的姿态阵bg C 其含义及其功能。
答:含义:导航坐标系g g g O x y z -到机体坐标系b b b O x y z -的一组欧拉角为,,θγψ，导航坐标系经过3次转动到机体坐标系。
g g g x y z 依次沿g O z -、'b O x -、''b O y -旋转角度-ψ、θ、γ后到b b b x y z 。
姿态矩阵中包含了机体的姿态角方位角ψ、俯仰角θ和横滚角γ。
功能：机体陀螺仪输出的角速度信息经过补偿后,积分得到机体坐标系与导航坐标系的姿态信息和姿态转移矩阵。
捷联惯导系统中,加速度计与载体固连,利用姿态阵完成加速度计输出信息从机体坐标到导航坐标的转换。
转换后的加速度计信息经过积分可得到机体在导航坐标系下的速度和位置。
2．画出并用式表达速度三角形（地速、控速、风速)及航迹角、航向角与偏流角之间的关系.答：风速：空气相对于地面的运动速度;空速:飞机相对于空气运动的速度；地速：飞机相对于地面的运动速度。
=+v v v 风地空航向角：机头在水平面投影与真北方向的夹角ϕ;偏流角:空速矢量和地速矢量之间的夹角,用δ表示；航迹角:飞机速度矢量在水平面投影与真北方向的夹角。
航向角ϕ加上偏流角δ等于地速v 地的方位角α。
v 地v 空v 风3．简述惯性导航系统、卫星导航系统、多普勒导航、塔康、VOR/DME 、天文导航其各自的基本工作原理、特点及误差特性。
答:一、惯性导航系统（1）工作原理以牛顿力学定律为基础，以陀螺仪和加速度计为敏感器件进行导航参数解算。
系统根据陀螺仪的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体的速度和位置，从而实现姿态和航向解算. （2）特点惯性导航系统不需要任何外来信息，也不会向外辐射任何信息，仅依靠惯性器件就能全天候，全球性的自主三维定位和三维定向,同时具备自主性、隐蔽性和信息的完备性。
（3）误差特性误差随时间积累，短时间导航精度较高。
惯性导航技术在物理实验中的应用指南
惯性导航技术在物理实验中的应用指南导语：在物理实验中，准确测量和记录物体的位置、速度和加速度是非常重要的。
惯性导航技术作为一种先进的测量方法，广泛应用于物理实验中，可以提供高精度和高稳定性的测量结果。
本文将为您介绍惯性导航技术在物理实验中的应用指南，帮助您更好地使用和理解该技术。
一、惯性导航技术概述惯性导航技术是利用惯性传感器来测量和跟踪物体的运动状态的一种方法。
主要包括3个方面的测量参数：加速度、角速度和姿态。
其中，加速度计可以测量物体在各个方向上的加速度变化；陀螺仪可以测量物体的角速度变化；磁强计可以测量物体的姿态变化。
这些测量参数可以通过导航算法计算出物体的位置和速度。
二、物理实验中的应用1. 弹道实验在弹道实验中，惯性导航技术可以用于测量炮弹的飞行轨迹。
通过陀螺仪测量炮弹的角速度变化，可以计算出炮弹的旋转角度和飞行方向。
结合加速度计和磁强计的测量结果，可以精确测量炮弹的速度和位置。
这些测量结果对于炮弹的准确定位和击中目标至关重要。
2. 自由落体实验在自由落体实验中，惯性导航技术可以用于测量物体下落过程中的加速度和速度。
通过加速度计测量物体的加速度变化，可以计算出重力加速度和物体的下落高度。
结合陀螺仪的测量结果，可以计算出物体的初始速度和离地点的时间。
这些测量结果可以帮助我们更好地理解自由落体物理学的规律。
3. 运动轨迹分析在运动轨迹分析实验中，惯性导航技术可以用于跟踪物体的位置和姿态变化。
通过磁强计测量物体的姿态变化，可以计算出物体的角度和方向。
结合陀螺仪和加速度计的测量结果，可以计算出物体的速度和加速度。
这些测量结果可以帮助我们更好地分析物体的运动轨迹和变化规律。
三、惯性导航技术的优势和挑战惯性导航技术具有高精度和高稳定性的优势，可以提供准确的测量结果。
同时，由于惯性传感器内部不需要外部参考，不受环境条件的限制，适用于各种复杂的实验场景。
然而，惯性导航技术也存在一些挑战，如漂移、噪声和精度损失等问题。
实验三惯性导航实验
实验三惯性导航实验小组成员：杨曦陈魁吴航杨少帅一、 实验目的1、了解惯性导航设备;2、掌握惯性导航设备的物理连接；3、掌握惯性导航信息的处理方法；4、掌握惯性导航方法并学会用编程实现惯性导航算法。
二、 实验器材YH-5000AHRS ；工业控制计算机；数据采集软件； 稳压电源；串口连接线；三、 实验原理（1） 姿态解算基于四元数法解算姿态矩阵。
p j p i p l Q +++=21 （1）⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--++----+++---+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡b b b p b b b b p p p z y x C z y x p p p l lp p p lp p p lp p p p p p l lp p p lp p p lp p p p p p l z y x 222123213223113223212223212313212322212)(2)(2)(2)(2)(2)(2 （2） b pbQw Q 21= （3） 上述微分方程表示成矩阵形式：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡------=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡321321000021p p p l w w w w w w w w w w w w p p p l b pbxb pbyb pbz b pbx b pbz b pbyb pby b pbz b pbxb pbz b pbyb pbx（4） 初始四元数的确定计算如下：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--++=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡2c o s 2c o s 2s i n 2s i n 2s i n 2c o s 2c o s 2s i n 2s i n 2s i n 2c o s 2c o s 2s i n 2c o s 2s i n 2c o s 2s i n 2c o s 2s i n 2s i n 2s i n 2c o s 2c o s 2co s )0(3)0(2)0()0(0000000000000000000000001γθϕγθϕγθϕγθϕγθϕγθϕγθϕγθϕG G G G G G G G p p p l （5） 用四阶龙格库塔法解（4）的微分方程；⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=333231232221131211T T T T T T T T T C p b 由p b C 中提取γϕλ，，G231sin T -=主λ 22211tan T T G -=主ϕ)(tan 33131T T --=主γ 从而可得到：主λλ=⎪⎩⎪⎨⎧<>+>><+=0,020,002122212222T T T T T GG G G πϕϕπϕϕ主主主⎩⎨⎧<>=0,)(-0331333T T sign T πγγγ （2） 速率位置解算将加速度测量的沿坐标系轴向的比力bib a 转换成沿着导航坐标系轴向的比力p ib a ,则速度方程为:p p epp ep p ib p ep g V w a V +⨯+Ω-=)2( 展开得到：⎪⎩⎪⎨⎧-+Ω-+Ω+=+Ω+Ω-=+Ω-Ω+=gV w V w a V V w V a V V w V a V p epy p epx p x p epx p epy p y p ibz pepz p epzp epx p x p epx p z p iby p epy p epzp epy p y p epy p z p ibx p epx )2()2()2(2)2(2 由于Ω,pep w 都很小，故而速度方程简化为：⎪⎩⎪⎨⎧-===ga V a V a V p ibz pepz piby p epy p ibxp epx用一阶欧拉法解，则：⎪⎩⎪⎨⎧+-=++=++=+)(*)()()(*)()(*)(t V T g a T t V t V T a T t V t V T a T t V p epz p ibz p epzpepy p iby p epy pepx p ibx p epx 其中T 为采样时间。
惯性导航仪的工作原理
惯性导航仪的工作原理引言概述：惯性导航仪是一种用于飞行器、舰船、导弹等载具的导航设备，它能够通过测量载具的加速度和角速度来确定载具的位置、速度和方向。
惯性导航仪具有高精度、独立性强等优点，被广泛应用于航空航天领域。
一、惯性导航仪的基本原理1.1 惯性导航仪的加速度测量原理惯性导航仪内置加速度计，通过测量载具的加速度来确定载具的运动状态。
当载具发生加速度变化时，加速度计会产生相应的电信号，进而计算出载具的加速度值。
1.2 惯性导航仪的角速度测量原理惯性导航仪内置陀螺仪，通过测量载具的角速度来确定载具的旋转状态。
陀螺仪会产生相应的电信号，用于计算载具的角速度值。
1.3 综合加速度和角速度信息惯性导航仪会综合加速度和角速度信息，通过积分计算出载具的位置、速度和方向，从而实现导航功能。
二、惯性导航仪的误差补偿原理2.1 零偏误差补偿惯性导航仪存在零偏误差，需要进行零偏误差补偿。
通过定期校准零偏误差，可以提高导航仪的准确性。
2.2 温度漂移补偿惯性导航仪的性能会受到温度的影响，需要进行温度漂移补偿。
通过传感器内部的温度补偿电路，可以减小温度对导航仪的影响。
2.3 震动干扰抑制惯性导航仪在运动过程中会受到震动干扰，需要进行震动干扰抑制。
通过滤波算法和信号处理技术，可以减小震动对导航仪的影响。
三、惯性导航仪的工作模式3.1 静态模式在载具停止运动时，惯性导航仪处于静态模式。
此时，导航仪主要通过加速度计和陀螺仪测量载具的姿态和位置。
3.2 动态模式在载具运动时，惯性导航仪处于动态模式。
此时，导航仪主要通过积分计算出载具的位置、速度和方向。
3.3 切换模式惯性导航仪可以根据载具的运动状态自动切换不同的工作模式，以确保导航的准确性和稳定性。
四、惯性导航仪的应用领域4.1 航空领域惯性导航仪被广泛应用于飞机、直升机等航空器上，用于实现飞行导航和飞行控制。
4.2 舰船领域惯性导航仪也被应用于舰船上，用于实现航行导航和姿态控制。
11惯性导航与组合导航作业(无水印)
惯导作业一、填空题1.惯性导航系统是一种不依赖任何外部信息、也不向外部辐射能量的______导航系统。
答案：自主式2.不依赖外界信息，只靠对载体本身的______、来完成导航任务的技术称做惯性导航，也称为自主式导航答案：惯性测量3. 加速度计其输出一般是______、，但在积分加速度计的情况下则输出为______、。
答案：速度、加速度4. 惯性器件就是测量载体______、和______、参数的传感器。
答案：线运动、角运动5. 加速度经过一次积分可以得到______，经过二次积分得到______。
答案：运动速度、运动距离6. 描述角运动的参数有______、______。
答案：姿态角、姿态角速度7. 描述线运动的参数有______、______、______。
答案：位移、速度、加速度8. 高速旋转的自由陀螺仪，当不受外力矩作用时，其主轴将保持它在空间的______方向不变。
答案：初始9. 由表观运动所引起的陀螺______偏离当地地垂线的误差，称之为陀螺仪的“表观误差”。
答案：自转轴二、单选题1．陀螺自转轴方向相对惯性空间保持不变，以地球作为参考基础，陀螺自转轴相对地球表面的转动，为（）。
A．表观运动B．自转运动C．定轴运动D．进动运动答案：A三、多选题（每题1分）1．惯性导航系统的核心有（）A．加速度计、B．陀螺仪C．导航计算机D．GPS答案：ABC2．惯性导航系统的基本组成（）A．加速度计B．模拟某一坐标系的惯性平台C．导航计算机D．控制显示器答案：ABCD3．激光陀螺特点有哪些（）。
A．抗干扰能力弱B．启动快C．动态特性较宽D．稳定性好答案：BCD4.关于组合导航系统，下列说法正确的是（）。
A．提高导航系统的精度B．提高导航系统的可靠性C．提高导航系统的安全性D．启动快答案：ABC四、判断题1. 一个沿直线运动的载体，只要借助于加速度计测出它的加速度，那么，载体在任何时刻的速度和相对出发点的距离就可以实时地计算出来。
惯导大作业
移动多媒体和流媒体技术的应用
内容获 取和编码
转化为 流媒体
流媒体 服务
传输 播放
iCloud应用
Siri技术的升级应用
“最简单的 用户界面”
“虚拟个 人助理”
Siri语音系 统目前支持 英语、法语 和德语
有趣， 而且还是 免费的哦！
交互式电视的应用
多媒体信息发布。主要应用场所有电子图 书馆、政府企业等。 影视歌曲点播。主要应用场所有卡拉 OK、 宾馆、饭店、住宅小区、有线电视台等 教育和培训。主要应用场所有校园网和多 媒体教室、远程教学、企业内部培训、医 院病理分析和远 程医疗等。 交互式多媒体展示。主要应用场所有机场、 火车站、影剧院、展览馆、博物馆、商场、 百货公司等。
惯性导航系统的初始校准
主要介绍内容
总述
平台姿态校准
陀螺漂移及指令速率标度因数
由舒勒回路特性确定标度因数
零时刻快速平台姿态校准
总述
【1】严格要求：惯导系统在进入导航状态 之前，必须经过初始校准。 【2】初始校准的内容：确定并修正陀螺仪 的初始漂移、指令速率标度因数、加速度计 的零位误差及标度因数
平台姿态校准
粗校准
外界提供 的姿态参 考信息
自身惯性元 件敏感平台 失调角组成 闭环系统来 自校准
平台姿态校准
基本思想：使平台坐标系和地理坐标系趋于一致。 两方面内容：水平校准和方位校准。 iPhone 缺陷：当载体运动在两极时则不能实现方位校准。
为什么？
iPhone4 iTV
水平校准的实现
基
础 水平校准 的 实现过程
实 际 回
路
系统参数及举例说明
方位校准的实现
整个过程要对东向 陀螺仪施加信号 直到规定的时间
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惯性导航系统的基本原理、特点及在现代生活中的应用
惯性导航系统的基本原理
惯性导航系统也称作惯性参考系统，是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量(如无线电导航那样)的自主式导航系统。
其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。
惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
惯性导航系统属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。
惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角;加速度计用来测量运动体的加速度，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到距离。
惯性导航技术的理论基础是牛顿力学基本定律。
惯性导航系统是以陀螺和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，该系统根据陀螺的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。
惯性导航系统分成平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统两大类。
平台式惯性导航系统将惯性测量元件安装在惯性平台上，惯性平台稳定在预定的坐标系内，为加速度计提供一个测量基准，并使惯性测量元件体角运动的影响。
导航计算机根据加速度计的输出和初始条件进行导航解算，得出载的位置、速度等导航参数。
捷联式惯性导航系统将惯性测量元件直接固联在载体上，测量沿载体坐标系的角速度和角加速度，计算机则利用陀螺的输出，进行坐标变换，求解载体的即时速度、位置等导航参数。
惯性导航仅依靠惯性装置本身就能在载体内部独立地完成导航任务，不需要与外界发生任何信号联系，具有高度的自主性。
这在战略和战术应用上具有重要的意义。
但惯性导航的定位误差会随时间逐步增加，必须不断地进行误差修正，才能保证达到要求的精度。
陀螺仪
陀螺仪通常是指安装在万向支架中高度旋转的转子，转子同时可绕垂直于自转轴的一根轴或两根轴进动，前者称单自由度陀螺仪，后者称二自由度陀螺仪。
陀螺仪具有定轴性和进动性，利用这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。
对于光学、MEMS等技术被进入于陀螺仪的研制，现在习惯上把能够完成陀螺功能的装置统称为陀螺。
陀螺仪的种类很多，按用途来分，它可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。
传感陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。
指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示，作为驾驶和领航仪表使用。
陀螺仪分为，压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪和激光陀螺仪，它们都是电子式的，并且它们可以和加速度计，磁阻芯片，GPS，做成惯性导航控制系统。
加速度计
加速度是用来计测量加速度的仪表。
它通过测量组件在某个轴向的受力情况来得到结果，表现形式为轴向的加速度大小和方向，但用来测量设备相对地面的摆放姿势的精确度不高，该缺陷可以通过陀螺仪得到补偿。
惯性导航的特点：
惯性导航系统有如下优点:1、由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式系统，故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的影响;2、可全天候、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下;3、能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低;4、数据更新率高、短期精度和稳定性好。
其缺点是:1、由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差;2、每次使用之前需要较长的初始对准时间;3、设备的价格较昂贵;4、不能给出时间信息。
但惯导有固定的漂移率，这样会造成物体运动的误差，因此射程远的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。
惯导系统目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式。
陀螺仪由传统的绕线陀螺发展到静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。
激光陀螺测量动态范围宽，线性度好，性能稳定，具有良好的温度稳定性和重复性，在高精度的应用领域中一直占据着主导位置。
由于科技进步，成本较低的光纤陀螺(FOG)和微机械陀螺(MEMS)精度越来越高，是未来陀螺技术发展的方向。
惯性导航系统在现代生活中的应用
现代生活中惯性导航系统已经涉及到我们的生活中的很多发面，在陆地车辆、船舶、舰艇、航天飞行器、大地测量、资源勘测、海洋探测、铁路、航天飞机及执导武器方面，尤其是在军事方面得到了大量的应用，战斗机、坦克、导弹都用到了惯性导航技术。
随着惯性导航技术的发展与成熟，人们的出行、娱乐都会涉及到惯性导航。
手机、摄像机、玩具、航模和现在很火热的VR都已经运用到了惯性导航技术。
现在的GPS就是惯性导航系统在生活中应用最成功的例子。
在未来的生活中惯性导航会涉及到更多的方面，对我们的生活产生更大的帮助。