惯性导航系统的发展及应用
简述惯性导航的原理和应用
简述惯性导航的原理和应用1. 原理惯性导航是一种基于惯性力学和运动传感器原理的导航系统，主要通过测量物体的加速度和角速度来计算位置、速度和方向的变化。
其原理基于牛顿第二定律和角动量守恒定律。
1.1 牛顿第二定律牛顿第二定律描述了物体的运动与作用力之间的关系。
根据牛顿第二定律，物体的加速度等于作用在物体上的合力与物体质量的比值。
在惯性导航中，合力可以表示为外部作用力和惯性力的叠加。
1.2 角动量守恒定律角动量守恒定律指出，对于一个没有外力作用的物体，其角动量保持不变。
在惯性导航中，通过测量物体的角速度，可以根据角动量守恒定律计算物体的旋转状态和角度变化。
1.3 运动传感器惯性导航系统通过运动传感器来测量物体的加速度和角速度。
常用的运动传感器包括加速度计和陀螺仪。
加速度计用于测量物体的线性加速度，而陀螺仪则用于测量物体的角速度。
2. 应用惯性导航广泛应用于航空航天、汽车导航、无人机、虚拟现实等领域，具有以下几个主要的应用：2.1 航空航天在航空航天领域，惯性导航系统被用于飞行器的导航和姿态控制。
通过对飞行器的加速度和角速度进行准确测量，并结合飞行器的起始状态，可以实时计算飞行器的位置、速度和朝向，实现高精度的自主导航。
2.2 汽车导航在汽车导航中，惯性导航系统广泛应用于汽车定位、车载导航和安全驾驶等方面。
通过测量车辆的加速度和角速度，并结合车辆的初始状态，可以实时计算车辆的位置、速度和方向，提供准确的导航指引和驾驶辅助功能。
2.3 无人机惯性导航在无人机上的应用越来越广泛。
通过内置的惯性导航系统，无人机可以实现精确的定位和导航功能，以及飞行姿态的实时控制。
惯性导航系统可以提供稳定的飞行性能，并适应复杂环境下的飞行任务。
2.4 虚拟现实在虚拟现实技术中，惯性导航可以用于追踪用户的头部和身体运动，以实现沉浸式的虚拟体验。
通过将惯性导航系统与虚拟现实设备结合，用户可以自由移动、转动和倾斜，从而实现更真实、更逼真的虚拟环境。
惯性导航的原理及应用
惯性导航的原理及应用1. 什么是惯性导航惯性导航是指利用惯性传感器如加速度计、陀螺仪等，通过测量物体的加速度和角速度，进行导航和定位的一种技术。
与传统的基于卫星定位的导航系统（如GPS）相比，惯性导航具有更高的精度和即时性，能够在无GPS信号或GPS信号弱的环境下进行导航。
2. 惯性导航的原理惯性导航的原理基于牛顿第一定律和旋转参考系的概念。
根据牛顿第一定律，一个物体在没有受到外力作用时，将保持匀速直线运动或静止状态。
而旋转参考系则是指相对于某个旋转物体来描述运动的参考系。
惯性导航系统使用加速度计来测量物体的加速度，陀螺仪来测量物体的角速度。
通过对加速度和角速度的积分，可以得到物体的速度和位置信息。
然而，由于积分的误差会随时间累积，导致惯性导航系统的定位误差越来越大。
因此，惯性导航系统通常需要与其他导航系统（如GPS）进行融合，以获得更高的定位精度。
3. 惯性导航的应用惯性导航在许多领域中有着广泛的应用，下面列举了几个常见的应用场景：3.1. 航空航天领域在航空航天领域，惯性导航被广泛应用于飞机、导弹、卫星等飞行器。
由于惯性导航系统具有快速、精确的特点，可以实时测量飞行器的运动状态，对飞行器进行导航和姿态控制。
3.2. 无人驾驶汽车惯性导航也是无人驾驶汽车中的重要技术之一。
汽车上搭载的惯性导航系统可以实时测量汽车的加速度和角速度，通过积分获得汽车的速度和位置信息，从而进行定位、导航和路径规划。
3.3. 室内导航在室内环境中，由于GPS信号的弱化或无法使用，惯性导航成为一种重要的定位解决方案。
可以通过在手机、手表等设备上搭载惯性导航系统，实现室内导航、定位和路径规划。
3.4. 船舶导航在船舶领域，惯性导航系统在海上定位和导航中扮演重要的角色。
船舶可以通过惯性导航系统测量其加速度和角速度，获得相对于初始位置的位移信息，并根据位移信息进行导航和航线规划。
3.5. 运动追踪惯性导航在体育领域中也有广泛的应用。
惯性导航
一、惯性导航技术的发展历史
图1.5 惯导技术发展历史
二、惯性传感器的最新发展现状
2.1陀螺仪 定义：传统意义上的陀螺仪是安装在框架中绕回转体的对 称轴高速旋转的物体。现在习惯上把能够完成陀螺功能的 装置统称为陀螺。 分类：按陀螺转子主轴所具有的进动自由度数目可分为二 自由度陀螺仪和单自由度陀螺仪；按支承系统可分为滚珠 轴承支承陀螺，液浮、气浮与磁浮陀螺，挠性陀螺（动力 调谐式挠性陀螺仪），静电陀螺；按物理原理分为利用高 速旋转体物理特性工作的转子式陀螺，和利用其他物理原 理工作的半球谐振陀螺、微机械陀螺、环形激光陀螺和光 纤陀螺等。
四、惯性技术的应用
通过使用智能手机中的加速度传感器来测量行走的步长和 步数，方向传感器测量行走的角度。在用户行走的路径上布设 NFC标签，触碰NFC标签来对用户当前所在的位置进行校正 ，将这三种传感器结合起来，形成了基于多传感器的导航定位 流程图。
4.2
NFC+惯导系图统结构图
五、惯性导航发展趋势
几种姿态结算是重点
三、惯导系统的分类
Bortz 和 Jordon 最早提出了等效旋转矢量概念用于陀 螺输出不可交换误差的修正， 从而在理论上解决了不可交换 误差的补偿问题， 其后的研究就主要集中在旋转矢量的求解 上 ，根据在相同姿态更新周期内 ，对陀螺角增量等间隔采样 数的不同 、有双子样算法、 三子样算法等 。为减少计算量 Gilmore 提出了等效旋转矢量双回路迭代算法Miller 讨论 了在纯锥运动环境下等效旋转矢量的三子样优化算法， 此后 ，在 Miller 理论的基础上 Jang G. Lee 和 Yong J.Yoon 对等效旋转矢量的四子样优化算法进行了研究。 Y.F.Jiang 对利用陀螺的角增量及前一更新周期采样值的算法进行了研究 ， 研究结果表明， 采样阶数越高，更新速率越快 ，姿态更新 算法的误差就越小。 Musoff 提出了圆锥补偿算法的优化指 标， 分析了圆锥补偿后的算法误差与补偿周期幂次 r 的关系 。 这些理论研究奠定了姿态更新算法的经典理论基础 。
平台式惯性导航系统原理及应用
战车定位
在战场上，平台式惯性导 航系统可为战车提供实时 、准确的定位信息，提高 作战效率。
舰艇导航
平台式惯性导航系统可为 舰艇提供稳定的导航服务 ，确保舰艇在复杂海况下 的航行安全。
单兵定位
单兵携带的平台式惯性导 航系统可为其提供实时定 位信息，提高单兵作战能 力。
民用领域应用
自动驾驶
平台式惯性导航系统可为自动驾驶汽车提供准确的定位和导航信 息，提高自动驾驶的安全性和可靠性。
惯性测量元件工作原理
陀螺仪工作原理
陀螺仪基于角动量守恒原理工作，当陀螺仪绕自身轴线旋转 时，其输出轴将指向一个固定方向，即陀螺仪的定轴性。通 过测量输出轴的角速度，可以得到载体相对于惯性空间的角 速度信息。
加速度计工作原理
加速度计基于牛顿第二定律工作，通过测量载体上的加速度 并积分，可以得到载体的速度和位置信息。加速度计的输出 受到重力加速度的影响，因此需要进行相应的补偿和校正。
平台式惯性导航系统 原理及应用演讲人：日期：目录
• 惯性导航基本原理 • 平台式惯性导航系统组成 • 平台式惯性导航系统工作原理 • 平台式惯性导航系统应用领域
目录
• 平台式惯性导航系统性能评估与优化 • 平台式惯性导航系统实验与仿真分析
01
惯性导航基本原理
惯性导航定义及发展历程
惯性导航定义
高精度、高动态性能
满足高精度定位和高动态运动 控制需求，提升系统性能极限
。
06
平台式惯性导航系统实验 与仿真分析
实验设计思路及实施过程
实验目的
验证平台式惯性导航系统的性能，包 括定位精度、稳定性等。
实验设备
高精度惯性测量单元、转台、控制系 统、数据采集与处理系统等。
2023年船用惯性导航系统行业市场发展现状
2023年船用惯性导航系统行业市场发展现状船用惯性导航系统（Inertial Navigation System，简称INS）是一种在船舶中广泛应用的集成导航系统，能够实现对船舶的位置、航向、速度等信息的实时测量、跟踪和计算，并具有高度精度、可靠性和耐用性等优势。
当前，全球船用惯性导航系统市场呈现出以下特点和发展趋势：一、市场规模逐渐扩大全球船用惯性导航系统市场规模呈逐年增长的趋势，主要受益于全球航运业的发展和经济情况的不断改善。
根据市场研究报告显示，2019年全球船用惯性导航系统市场规模已超过10亿美元，并预计在未来五年内将以平均年增长率7.2%的速度增长至15亿美元左右。
二、技术水平不断提升随着科技的发展和船舶导航技术的不断完善，船用惯性导航系统的技术水平也在不断提升。
当前市场上主流的INS产品已经具备了高度可靠性、抗干扰能力和高精度等特点，且新增了GPS/GLONASS等卫星系统的辅助定位功能。
三、应用领域不断拓展除了在传统的商业船舶中应用外，船用惯性导航系统在海洋工程、港口作业、水下探测以及海防等领域中也得到了广泛应用。
此外，随着电子船舶和无人驾驶船舶技术的发展，船用惯性导航系统还将在这些新兴领域中发挥更加重要的作用。
四、市场竞争较为激烈当前，全球船用惯性导航系统市场呈现出热度不减的趋势，市场参与者众多，竞争较为激烈。
市场上主要的竞争者包括美国霍尼韦尔、德国Siemens、法国Safran、瑞典Saab等众多国际知名公司，以及国内的北斗星通、华铭智能、华峰智能等企业。
综上所述，船用惯性导航系统市场的发展前景广阔，但同时也需要关注技术水平和市场竞争等问题。
未来，该行业将继续面临着挑战和机遇，并不断创新和提升，以满足不同需求的用户。
惯性导航系统
惯性导航系统导航系统在现代社会中扮演着至关重要的角色，无论是在陆地、海上还是空中，人们都依赖于导航系统来确定位置、规划航线和安全导航。
而在导航系统中，惯性导航系统被广泛运用，它以其独特的技术和功能在各个领域中发挥重要作用。
一、惯性导航系统的基本原理惯性导航系统是一种不依赖于外部参考的导航系统，它依靠惯性传感器实现位置和速度的确定。
惯性导航系统由三个基本部分组成：陀螺仪和加速度计以及计算单元。
陀螺仪用于测量角速度，而加速度计用于测量线加速度。
通过对这些测量数据进行积分和计算，惯性导航系统能够提供准确的位置、速度和航向信息。
二、惯性导航系统的优势相比于其他导航系统，惯性导航系统具有许多独特的优势。
首先，惯性导航系统没有对外部环境的依赖，可以在任何环境和天气条件下工作。
这使得它在航空、航海和军事领域中得到广泛应用，尤其是在恶劣的气候和极地环境下。
其次，惯性导航系统具有高精度和快速响应的特点，能够提供准确的位置和速度信息，对导航的实时性要求高的场景非常有优势。
此外，惯性导航系统体积小、质量轻，对设备和空间要求相对较低，便于安装和集成。
三、惯性导航系统的应用领域惯性导航系统在航空、航海和军事领域中得到广泛应用。
在航空领域，飞机上配备了惯性导航系统可以实时获取飞机的位置、速度和姿态信息，为飞行员提供准确的导航指引。
航海领域中，惯性导航系统可以帮助船舶确定位置和航向，提供给船员准确的航行信息。
而在军事领域中，惯性导航系统则被用于导弹、导航、战斗机和潜艇等武器装备中，帮助军事行动实现精确和长程的导航目标。
四、惯性导航系统的未来发展随着科技的不断进步，惯性导航系统也在不断演进和改进。
传统的惯性导航系统依靠陀螺仪和加速度计进行姿态测量，虽然具有高精度和可靠性，但体积较大、制造和维护成本较高。
近年来，光纤陀螺仪和微机电系统（MEMS）等新技术的应用，使得惯性导航系统体积更小、成本更低，且具备相当的准确度。
此外，惯性导航系统与全球定位系统（GPS）等导航系统的融合也越来越广泛，通过多传感器的数据融合，提高导航系统的可用性和鲁棒性。
高速列车惯性导航系统设计与应用
高速列车惯性导航系统设计与应用随着高速铁路建设的不断推进，高速列车在我国日渐普及。
高速列车的速度快、行驶平稳，对于乘客来说旅途更加舒适便捷，但高速列车行驶时也会受到物理因素的影响，比如弯道、横向风等，这些因素对高速列车的行驶安全产生很大影响。
为了提高高速列车的行驶安全，高速列车的惯性导航系统应运而生。
一、高速列车的惯性导航系统高速列车惯性导航系统是一种利用惯性传感器和计算机技术，在列车行驶过程中实时测量列车的位置和速度，从而预测列车的行驶轨迹，实现精准控制的系统。
该系统由加速度计、陀螺仪、计算机等多个部分组成，其中加速度计用于测量列车的加速度，陀螺仪用于测量列车的转角，计算机对测得的数据进行分析处理，实现精准的导航和控制。
高速列车惯性导航系统可以准确测量列车的位置和速度，并能够预测列车在未来一段时间内的运动轨迹。
在列车行驶过程中，如果出现弯道、横向风等现象，系统可以快速响应，调整列车的行驶方向，保证列车的行驶安全。
二、高速列车惯性导航系统的设计与应用高速列车惯性导航系统是一个非常复杂的系统，需要精密的设计和制造技术，保证系统的运行精度和可靠性。
系统设计需要考虑多个因素，如传感器的选择、数据的采集和处理、计算机控制系统等，同时还需要考虑系统的适用性、稳定性和安全性等因素。
在高速列车的实际应用中，惯性导航系统可以与其他系统相结合，如列车控制系统、信号系统等，实现集成化运行，提高列车行驶的安全和效率。
同时，惯性导航系统还可以与地面导航系统相结合，实现高速列车的精确定位。
三、高速列车惯性导航系统的未来发展随着高速列车的不断发展，高速列车惯性导航系统也在不断升级和完善。
未来，高速列车惯性导航系统将更加智能化、自动化和集成化，可以实现高速列车的自主控制和安全运行。
同时，随着卫星导航技术和通信技术的发展，高速列车惯性导航系统还将实现无缝连接和实时监测，为高速列车行驶带来更加稳定和安全的保障。
总之，高速列车惯性导航系统是一个非常重要的系统，可以提高高速列车的行驶安全和效率。
惯性导航知识点
惯性导航知识点概述惯性导航是一种基于物理原理的导航技术，它利用惯性传感器测量物体的加速度和角速度来推测其位置和方向。
这种导航方式不受外部环境的影响，因此在无法使用地面、天空或卫星信号进行导航的环境中具有很高的适用性。
本文将介绍惯性导航的原理、应用和未来发展方向。
一、惯性导航原理惯性导航基于牛顿第一定律，即物体在没有外力作用时将保持静止或匀速直线运动。
根据这个原理，惯性导航系统利用加速度计和陀螺仪来测量物体的加速度和角速度，并通过积分计算出位置和方向。
加速度计测量物体的加速度，而陀螺仪测量物体的角速度。
结合这两个测量值，我们可以获得物体的运动状态。
二、惯性导航应用惯性导航在许多领域中都有广泛的应用。
一方面，在航空航天领域，惯性导航被广泛用于飞机、导弹和航天器等的导航系统中。
因为这些系统需要长时间在没有卫星信号的空间中运作，而惯性导航正好可以提供稳定准确的导航信息。
另一方面，在汽车和船舶领域，惯性导航也可以用于提供车辆和船只的位置和方向信息。
三、惯性导航的优势和限制与其他导航技术相比，惯性导航具有一些独特的优势。
首先，惯性导航不受外部环境的干扰，能够在恶劣天气条件下工作。
其次，惯性导航系统具有较高的精度和更新速率，可以提供准确的导航信息。
然而，惯性导航也存在一些限制。
由于惯性传感器存在漂移问题，导航的误差会随时间累积，因此需要通过其他导航系统进行校正，如全球卫星定位系统（GPS）。
四、惯性导航的未来发展方向随着技术的不断发展，惯性导航正朝着更加精确和可靠的方向发展。
首先，研究人员正在努力改进惯性传感器的性能，减小测量误差和漂移问题，提高导航的精度。
其次，结合其他导航系统，如GPS和地图数据，可以进一步提高惯性导航的可靠性和准确性。
此外，随着人工智能技术的发展，惯性导航系统可能会与其他智能设备和系统进行集成，实现更多应用场景和功能。
总结惯性导航是一种基于物理原理的导航技术，利用惯性传感器测量物体的加速度和角速度来推测其位置和方向。
惯性导航系统的原理及应用
惯性导航系统的原理及应用前言随着技术的不断发展，惯性导航系统在航空航天、海洋测量、地理勘测等领域中得到了广泛应用。
本文将介绍惯性导航系统的原理和应用，并讨论其在现代导航中的重要性。
1. 惯性导航系统的概述惯性导航系统是一种利用加速度计和陀螺仪等惯性传感器进行导航的系统。
它通过测量物体的加速度和旋转率，推算出物体的位置、速度和方向信息。
2. 惯性导航系统的原理惯性导航系统依赖于牛顿运动定律和角动量守恒定律。
具体来说，它利用加速度计测量物体的加速度，并通过积分计算出物体的速度和位移；同时，利用陀螺仪测量物体的旋转速度，并通过积分计算出物体的角位移。
3. 惯性导航系统的组成惯性导航系统由加速度计、陀螺仪和微处理器组成。
加速度计用于测量物体的加速度，陀螺仪用于测量物体的旋转速度，而微处理器则负责处理传感器数据并计算出物体的位置、速度和方向。
4. 惯性导航系统的优点惯性导航系统具有以下优点： - 独立性：惯性导航系统并不依赖于外部信号，可以在无法接收到卫星信号的环境下正常工作。
- 高精度：惯性导航系统采用高精度的传感器，并通过数据处理算法提高导航精度。
- 实时性：惯性导航系统可以实时测量物体的加速度和旋转速度，提供及时的导航信息。
5. 惯性导航系统的应用惯性导航系统在以下领域中得到广泛应用：- 航空航天：惯性导航系统在飞机、卫星等航空航天器中用于导航和姿态控制。
- 海洋测量：惯性导航系统在船舶、潜水器等海洋测量设备中用于测量位置和航向。
- 地理勘测：惯性导航系统在地质勘探、地图制图等领域中用于测量地理位置和方向。
6. 惯性导航系统的发展趋势随着技术的不断进步，惯性导航系统正越来越小型化、集成化，并且性能不断提高。
未来的惯性导航系统有望更加精确、可靠，同时也可以与其他导航技术（如卫星导航系统）相结合，提供更全面的导航解决方案。
结论惯性导航系统是一种重要的导航技术，它能够在无法接收到外部信号的环境下实现导航功能，并且具有高精度和实时性的特点。
惯性导航系统技术的研究与发展
惯性导航系统技术的研究与发展惯性导航系统（Inertial Navigation System, INS）是一种利用惯性导航传感器测量和集成飞行器运动信息的导航技术。
它以惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU）为核心，通过测量加速度和角速度等物理量，计算出飞行器的位置、速度和姿态等导航参数。
惯性导航系统技术的研究与发展具有重要意义，不仅可以应用于航空航天领域，还可以拓展到其他领域，例如汽车、船舶等。
惯性导航系统技术的研究与发展主要包括三个方面：传感器技术、运动解算算法和误差补偿方法。
首先，传感器技术是惯性导航系统的基础。
目前常用的惯性导航传感器包括陀螺仪和加速度计。
陀螺仪用于测量飞行器的角速度，而加速度计则用来测量飞行器的加速度。
传感器的性能对系统导航精度和可靠性具有重要影响。
因此，研究人员致力于开发高精度、低成本、小尺寸的惯性导航传感器。
传感器技术的创新可以提供更准确的输入数据，从而提高惯性导航系统的性能。
其次，运动解算算法是惯性导航系统的核心。
传感器测量得到的加速度和角速度需要通过运动解算算法计算出飞行器的姿态、速度和位置等导航信息。
常用的运动解算算法包括卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器等。
这些算法基于动力学模型和测量方程，结合先验信息和测量数据，通过迭代计算得到最优的导航解算结果。
研究人员对于运动解算算法进行改进和优化，旨在提高系统的导航精度和鲁棒性。
最后，误差补偿方法是惯性导航系统中不可或缺的一环。
由于传感器本身存在误差和漂移，以及环境条件的变化，惯性导航系统的导航参数会随着时间累积误差而发生偏移。
为了解决这个问题，研究人员提出了各种误差补偿方法。
常见的方法包括零偏校准、温漂补偿、初始对准等。
这些方法能够减小传感器误差对系统导航性能的影响，延长系统的导航有效性。
总的来说，惯性导航系统技术的研究与发展对于提高导航精度、降低成本、提升可靠性具有重要意义。
随着人们对于导航需求的不断提高和技术的不断进步，惯性导航系统将会得到更广泛的应用。
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惯性导航系统的发展及应用
绪论
惯性导航是一门重要的学科技术，它是飞机、船舶、火箭等载体能顺利完成导航和控制任务的关键性技术之一。
1942年德国在V-2火箭上首次应用了惯性导航原理；1954年纯惯性导航系统在飞机上试飞成功。
30余年来，惯性导航技术获得迅速发展。
在我国惯性导航技术已在航空、航天、航海和陆地车辆的导航和定位中得到应用。
1970年以来，我过多次发射的人造地球卫星和火箭都采用了本国研制的惯性导航系统。
不仅如此，70多年以来，这门科学技术还在大地测量、海洋勘测、石油钻井、航空测量和摄影等国民经济领域里获得成功应用。
惯性导航简介
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）。
惯性导航技术，包括平台式惯导系统和捷联惯导系统。
平台式惯性导航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。
捷联惯性导航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。
惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。
惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪,又称惯性导航组合。
3个自由度陀螺仪用来测量飞行器的三个转动运动；3个加速度计用来测量飞行器的3个平移运动的加速度。
计算机根据测得的加速度信号计算出飞行器的速度和位置数据。
控制显示器显示各种导航参数。
陀螺仪
陀螺仪是惯性系统的主要元件。
陀螺仪通常是指安装在万向支架中高速旋转的转子，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。
由于光学、MEMS 等技术被引入于陀螺仪的研制，现在习惯上把能够完成陀螺功能的装置统称为陀螺。
陀螺仪种类多种多样，按陀螺转子主轴所具有的进动自由度数目可分为二自由度陀螺仪和单自由度陀螺仪；按支承系统可分为滚珠轴承支承陀螺，液浮、气浮与磁浮陀螺，挠性陀螺（动力调谐式挠性陀螺仪），静电陀螺；按物理原理分为利用高速旋转体物理特性工作的转子式陀螺，和利用其他物理原理工作的半球谐振陀螺、微机械陀螺、环形激光陀螺和光纤陀螺等。
单自由度陀螺仪敏感角速度，二自由度陀螺仪敏感角位移。
为了将角速度和角位移转换成惯性系统中可用的信号，陀螺仪需安装信号传感器。
为了能控制陀螺仪按一定的规律进动，需安装力矩器。
加速度计
加速度计是惯性导航系统的核心元件之一。
依靠它对比力的测量，完成惯性导航系统确定载体的位置、速度以及产生跟踪信号的任务。
载体加速度的测量必须十分准确地进行，而
且是在由陀螺稳定的参考坐标系中进行。
在不需要进行高度控制的惯导系统中，只要两个加速度计就可以完成以上任务，否则是应该有三个加速度计。
加速度计的分类：按照输入与输出的关系可分为普通型、积分性和二次积分型；按物理原理可分为摆式和非摆式，摆式加速度计包括摆式积分加速度计、液浮摆式加速度计和挠性摆式加速度计，非摆式加速度计包括振梁加速度计和静电加速度计；按测量的自由度可分为单轴、双轴、三轴；按测量精度可分为高精度（优于10−4m/s2）、中精度（10-2 m/s2–10-3 m/s2）和低精度（低于0.1m/s2 ）。
平台式惯性导航系统
根据建立的坐标系不同，又分为空间稳定和本地水平两种工作方式。
空间稳定平台式惯性导航系统的台体相对惯性空间稳定，用以建立惯性坐标系。
地球自转、重力加速度等影响由计算机加以补偿。
这种系统多用于运载火箭的主动段和一些航天器上。
本地水平平台式惯性导航系统的特点是台体上的两个加速度计输入轴所构成的基准平面能够始终跟踪飞行器所在点的水平面（利用加速度计与陀螺仪组成舒拉回路来保证），因此加速度计不受重力加速度的影响。
这种系统多用于沿地球表面作等速运动的飞行器（如飞机、巡航导弹等）。
在平台式惯性导航系统中，框架能隔离飞行器的角振动，仪表工作条件较好。
平台能直接建立导航坐标系,计算量小，容易补偿和修正仪表的输出,但结构复杂，尺寸大。
捷联式惯性导航系统
根据所用陀螺仪的不同，分为速率型捷联式惯性导航系统和位置型捷联式惯性导航系统。
前者用速率陀螺仪，输出瞬时平均角速度矢量信号；后者用自由陀螺仪，输出角位移信号。
捷联式惯性导航系统省去了平台，所以结构简单、体积小、维护方便，但陀螺仪和加速度计直接装在飞行器上，工作条件不佳，会降低仪表的精度。
这种系统的加速度计输出的是机体坐标系的加速度分量，需要经计算机转换成导航坐标系的加速度分量，计算量较大。
为了得到飞行器的位置数据，须对惯性导航系统每个测量通道的输出积分。
陀螺仪的漂移将使测角误差随时间成正比地增大，而加速度计的常值误差又将引起与时间平方成正比的位置误差。
这是一种发散的误差（随时间不断增大），可通过组成舒拉回路、陀螺罗盘回路和傅科回路 3个负反馈回路的方法来修正这种误差以获得准确的位置数据。
舒拉回路、陀螺罗盘回路和傅科回路都具有无阻尼周期振荡的特性。
所以惯性导航系统常与无线电、多普勒和天文等导航系统组合，构成高精度的组合导航系统，使系统既有阻尼又能修正误差。
惯性导航系统的导航精度与地球参数的精度密切相关。
高精度的惯性导航系统须用参考椭球来提供地球形状和重力的参数。
由于地壳密度不均匀、地形变化等因素，地球各点的参数实际值与参考椭球求得的计算值之间往往有差异，并且这种差异还带有随机性，这种现象称为重力异常。
正在研制的重力梯度仪能够对重力场进行实时测量，提供地球参数，解决重力异常问题。
惯性导航系统的应用和发展
世纪，牛顿研究了高速旋转刚体的力学问题。
牛顿力学定律是惯性导航的理论基础。
1852年J.傅科称这种刚体为陀螺，后来制成供姿态测量用的陀螺仪。
1906年H.安休兹制成陀螺方向仪，其自转轴能指向固定的方向。
1907年他又在方向仪上增加摆性，
制成陀螺罗盘。
这些成果成为惯性导航系统的先导。
1923年M.舒拉发表“舒拉摆”理论，解决了在运动载体上建立垂线的问题，使加速度计的误差不致引起惯性导航系统误差的发散,为工程上实现惯性导航提供了理论依据。
1942年德国在V-2火箭上首先应用了惯性导航原理。
1954年惯性导航系统在飞机上试飞成功。
1958年，“舡鱼”号潜艇依靠惯性导航穿过北极在冰下航行21天。
中国从1956年开始研制惯性导航系统，自1970年以来，在多次发射的人造地球卫星和火箭上，以及各种飞机上，都采用了本国研制的惯性导航系统。
惯性导航技术的优点
惯性导航技术的优点有：（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．故隐蔽性好且不受外界电磁干扰的影响；（2）可全天侯全球、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。
结语
该技术成本低、可靠性高、尺寸小、功耗低，提高了激光、光纤陀螺等的精度。
采用微电子技术的各种新工艺后，可用单晶硅材料做出特性优良和高可靠性的硅微惯性测量装置。
惯性传感器及现代控制理论、信息融合技术迅速发展使惯性导航系统正向小型化、捷联化、组合导航的方向发展。
多系统融合，自动故障检测、隔离，智能导航和友好的人机交互界面将是未来导航系统的特点。
惯性导航技术将在未来导航定位系统中扮演重要角色。
本文参考文献
邓正隆等编著《惯性导航原理》哈尔滨工业大学出版社
以光衢等编著《惯性导航原理》北京：航空工业出版社
黄德鸣、程禄编《惯性导航系统》国防工业出版社
周徐昌，沈建森《惯性导航技术的发展及其应用》选自百度文库
《惯性导航》选自百度文库
毛敏《惯性导航》选自百度文库。