惯性导航基本原理
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。
惯性导航仪的工作原理
惯性导航仪的工作原理惯性导航仪（Inertial Navigation System，简称INS）是一种利用物体惯性原理进行导航的装置。
它通过测量物体的加速度和角速度，利用运动学和动力学原理计算出物体的位置、速度和姿态信息，从而实现导航定位。
工作原理：1. 加速度计测量：惯性导航仪内部装有三个加速度计，分别测量物体在三个坐标轴上的加速度。
加速度计通过测量物体在加速度作用下产生的惯性力，来推算物体的加速度。
这些加速度信息用于计算物体的速度和位置变化。
2. 陀螺仪测量：惯性导航仪内部还装有三个陀螺仪，分别测量物体绕三个坐标轴旋转的角速度。
陀螺仪通过测量物体在旋转时产生的角动量，来推算物体的角速度。
这些角速度信息用于计算物体的姿态变化。
3. 运动学和动力学计算：惯性导航仪通过运动学和动力学方程，结合加速度计和陀螺仪所测量的数据，计算出物体的位置、速度和姿态信息。
运动学方程用于计算位置和速度的变化，而动力学方程则考虑了物体受到的外力和外力矩的影响。
4. 初始校准和误差补偿：为了保证导航的准确性，惯性导航仪需要进行初始校准和误差补偿。
初始校准通常包括对加速度计和陀螺仪的零偏误差进行校准，以及确定初始位置和姿态信息。
误差补偿则是通过使用滤波算法和误差模型，对测量数据进行修正，减小误差对导航结果的影响。
优势和应用：1. 独立性：惯性导航仪不依赖于外部信号源，如卫星导航系统或者地面基站，因此在无法接收到这些信号的环境中仍然可以正常工作，如在海洋、空中或者地下等环境中。
2. 高精度：惯性导航仪的测量精度高，可以提供准确的位置、速度和姿态信息，特别在短期内可以达到较高的精度。
3. 实时性：惯性导航仪的测量和计算速度快，可以实时更新位置和姿态信息，满足实时导航的需求。
4. 可靠性：惯性导航仪具有较高的可靠性，不容易受到外部干扰或者故障的影响，适合于各种复杂环境和恶劣条件下的导航应用。
惯性导航仪的工作原理和优势使其在航空航天、船舶、导弹、无人机、车辆和机器人等领域得到广泛应用。
惯性导航系统如何在没有GPS的情况下定位
惯性导航系统如何在没有GPS的情况下定位惯性导航系统是一种利用陀螺仪和加速度计等惯性测量单元（IMU）进行导航定位的技术。
与依赖卫星的全球定位系统（GPS）不同，惯性导航系统独立于外部信号源，可以在没有GPS信号的情况下实现定位和导航。
本文将介绍惯性导航系统在GPS不可用情况下的定位原理和应用。
一、惯性导航系统概述惯性导航系统是一种利用物体运动中的惯性原理进行导航的系统。
通常由陀螺仪和加速度计等组件构成，通过测量物体的角速度和加速度，结合初始状态的参考值，计算出物体在空间中的位置、速度和方向等导航参数。
二、惯性导航系统定位原理惯性导航系统的定位原理基于物体运动的惯性特性。
当物体运动时，陀螺仪可以测量物体的角速度，而加速度计可以测量物体的加速度。
结合初始状态的参考值，可以通过积分计算出物体相对于初始位置的运动轨迹。
同时，在运动过程中，通过不断更新采集到的角速度和加速度数据，可以对位置、速度和方向等导航参数进行连续修正。
三、惯性导航系统误差问题惯性导航系统在实际使用中存在一定的误差问题。
主要包括陀螺仪的漂移误差和加速度计的积分漂移误差。
陀螺仪的漂移误差会导致角速度的测量值逐渐偏离真实值，从而影响导航结果的准确性。
加速度计的积分漂移误差会导致位置误差的不断累积。
为了解决这些误差问题，惯性导航系统通常需要与其他导航系统（如GPS）进行组合使用，通过传感器融合技术进行自校准和误差补偿。
四、惯性导航系统应用领域惯性导航系统在很多领域都有广泛的应用，特别是在没有GPS信号或者GPS信号不稳定的环境下。
下面列举几个应用领域：1. 航空航天：惯性导航系统被广泛应用于飞机、导弹、卫星等空中航行器中，能够为飞行器提供准确的导航和姿态信息。
2. 海洋航行：惯性导航系统可以在船只、船舰等航行载体中使用，提供准确的航迹跟踪和位置定位。
3. 无人驾驶车辆：惯性导航系统在无人驾驶领域具有重要作用，可以为无人驾驶车辆提供精确的位置和姿态信息，实现自主导航和控制。
惯性导航仪的工作原理
惯性导航仪的工作原理惯性导航仪（Inertial Navigation System，简称INS）是一种用于航空、航海和导弹等领域的导航设备，它利用陀螺仪和加速度计测量物体在空间中的加速度和角速度，从而推导出物体的位置、速度和姿态信息。
惯性导航仪不依赖于外部参考物体，可以在没有地面基站或卫星信号的情况下进行导航。
一、惯性导航仪的组成部分惯性导航仪通常由三个陀螺仪和三个加速度计组成，分别用于测量物体的角速度和加速度。
陀螺仪用于测量物体绕三个轴的角速度，而加速度计用于测量物体在三个轴上的加速度。
这些传感器通过电子器件将测量到的数据转换为数字信号，然后传输给导航计算单元进行处理。
二、惯性导航仪的工作原理1. 加速度计的工作原理加速度计通过测量物体在三个轴上的加速度来推导物体的位置和速度信息。
加速度计通常采用微机械系统（MEMS）技术，其基本原理是利用微小的质量块和弹簧构成的振动系统。
当物体受到加速度时，振动系统会发生位移，通过测量位移的变化可以计算出加速度的大小。
2. 陀螺仪的工作原理陀螺仪通过测量物体绕三个轴的角速度来推导物体的姿态信息。
陀螺仪通常采用旋转质量和电容传感器构成的系统。
当物体绕某个轴旋转时，旋转质量会产生离心力，使电容传感器的电容值发生变化。
通过测量电容值的变化可以计算出角速度的大小。
3. 导航计算单元的工作原理导航计算单元是惯性导航仪的核心部分，它接收加速度计和陀螺仪传感器的数据，并利用运动学和动力学原理进行计算和推导。
导航计算单元通过积分加速度计的数据来计算速度和位移，同时利用陀螺仪的数据来推导物体的姿态信息。
导航计算单元通常采用微处理器或数字信号处理器（DSP）进行数据处理和算法运算。
三、惯性导航仪的优势和应用1. 优势惯性导航仪具有以下优势：- 不依赖外部参考物体：惯性导航仪可以在没有地面基站或卫星信号的情况下进行导航，适用于无人机、导弹等需要长时间、长距离飞行的应用。
- 高精度：惯性导航仪采用高精度的传感器和算法，能够提供精确的位置、速度和姿态信息。
惯性导航概述 - 惯性导航概述
课程教学内容介绍
惯性导航基础 基本概念、导航参考基准描述、导航坐标系
惯性级加速度计 基本原理、性能指标、基本结构、再平衡回路
惯性级陀螺仪 基本原理、性能指标、挠性陀螺、激光陀螺
课程教学内容介绍
惯性平台 平台作用、工作原理、控制回路分析、平台结构
惯性导航原理 舒勒回路、导航方程、力学编排方程
惯导基本原理
加速度分解及速度参数计算
VE VE0
t
0 aE dt
t
VN VN0
0 aN dt
VU VU0
t
0 aU dt
惯导基本原理
位置参数计算
0
t
VE
dt
0 (R h) cos
0
t VN dt 0 Rh
h h0
t
0VU dt
惯导基本原理
基本原理
惯导基本原理
舰船导航
分类： 陆地导航
航空导航 航天导航
按技术分
惯性导航 无线电导航 多普勒雷达导航 卫星导航 天文导航 地形辅助导航 组合导航
惯导基本原理
基本概念 利用惯性测量元件（陀螺、加速度计）测量载体相对惯性空
间的角运动参数和线运动参数，在给定运动初始条件下，经导 航解算得到载体速度、位置及姿态和航向的一种导航方法。
基本结论
★导航依据→牛顿第二定律（惯性系） ★导航方法→基于加速度的积分推算 ★导航精度→加速度的精确测量
惯导基本原理
主要特点
★自主性强、隐蔽性好 ★抗干扰力强、适用条件宽 ★ 导航参数丰富、数据更新率高 ？导航误差随时间积累、平面导航而不是立体导航 （高度通道发散）
惯导基本原理
基本组成
IMU CDU
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。
惯性导航技术
f
i
C
i b
f
b
第二章 惯性导航原理
3.2 惯性坐标系机械编排
第二章 惯性导航原理
3.2 惯性坐标系机械编排
比力 哥氏加速度 向心力加速度 当地质量引力加速度
dve dt
i
f
ωie ve
ωie (ωie r) g
g1 g ie [ie r]
重力矢量
vi f i ωi vi gi
3.捷联惯性导航机械编排
2）哥氏定理 哥氏定理：用于描述矢量的绝对变化率与相对变化率间
的关系。设有矢量 r ， m, n 是两个作相对旋转的坐标
系，则哥氏定理可描述为：
dr dt
m
dr dt
n
ωnm
r
根据哥氏定理，有
dr dt
e
dr dt
i
ωie
r
即 ve vi ωie r
第二章 惯性导航原理
则
xR yR
c11 c21
c12 c22
c13 c23
xr yr
C
R b
yxbb
zR c31 c32 c33 zr
zb
C 称 R 为方向余旋矩阵，或坐标变换矩阵。 b
第二章 惯性导航原理
4.捷联姿态计算
反之则有：
xb yb
c11 c12
c21 c22
c31 c33
第二章 惯性导航原理
1.惯性导航概述
比力的概念： 加速度计 并不能直接测量载体相对惯 性空间的加速度，而测量的 是比力，即惯性空间加速度 与引力加速度之差。量值是 作用在敏感器上的每单位质 量的非万有引力。 陀螺仪测量的是运载体相 对于惯性空间姿态变化或转 动速率。
导航工程技术专业学习教程惯性导航原理与技术
导航工程技术专业学习教程惯性导航原理与技术一、引言导航工程技术是现代航空航天、海洋、地理测绘等领域的关键学科，而惯性导航作为导航系统中的一种重要技术，具有独特的优势和广泛的应用。
本篇文章将介绍惯性导航的原理和技术，以帮助导航工程技术专业学习者更好地理解和掌握这一领域的知识。
二、惯性导航的基本原理惯性导航是利用惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，简称IMU）获取目标位置和姿态信息的一种导航方式。
其基本原理如下：1. 加速度计测量：通过加速度计测量目标在各个坐标轴上的加速度，并将其积分得到速度和位移信息。
2. 陀螺仪测量：通过陀螺仪测量目标在各个坐标轴上的角速度，并将其积分得到角度信息。
3. 初始对准：在系统启动时，需要进行初始对准以校准导航系统，通常可通过星上、地上或惯性测量参考来实现。
4. 融合算法：通过将加速度计和陀螺仪的测量结果进行融合，可以获得更准确的导航结果。
常用的融合算法有卡尔曼滤波、粒子滤波等。
三、惯性导航系统的组成惯性导航系统通常由以下几个主要组成部分构成：1. 加速度计：用于测量目标在各个坐标轴方向上的线性加速度。
2. 陀螺仪：用于测量目标在各个坐标轴方向上的角速度。
3. 初始对准装置：用于在系统启动时进行初始对准，从而校准导航系统。
4. 数据处理单元：用于将加速度计和陀螺仪的测量结果进行处理和融合，得到准确的导航信息。
5. 外部辅助装置：如全球定位系统（GPS）、地磁传感器等，用于提供外部参考信息，提高导航的准确性和稳定性。
四、惯性导航的应用领域惯性导航技术在航空航天、海洋、地理测绘等领域具有广泛的应用。
以下是几个应用领域的例子：1. 航空航天：飞机、导弹等飞行器需要准确的导航信息来实现飞行控制和导航引导。
2. 海洋：船舶、潜艇等需要准确的导航信息来进行航行、定位和目标搜索等任务。
3. 地理测绘：通过搭载惯性导航系统的无人机进行航测，可以获取高精度的地理数据。
捷联惯性导航原理概要
捷联惯性导航原理概要捷联惯性导航（Inertial Navigation System，简称INS）是一种基于惯性力学原理运行的导航系统，用于测量和跟踪物体的位置、速度和加速度。
它通过内部的陀螺仪和加速度计来测量物体在空间中的运动状态，并根据质量、力和运动的基本原理来计算物体的位置和速度。
通过将陀螺仪和加速度计的输出信号转换为数字信号，并通过计算机处理，可以获得物体相对于初始参考点的位置和速度。
这些数据可以通过与地图或导航系统的集成来确定物体的位置和方向。
捷联惯性导航系统的原理是基于牛顿运动定律和旋转不变性原理。
根据牛顿第一定律，当物体处于惯性坐标系中且不受任何力的作用时，它将保持静止或匀速直线运动。
根据牛顿第二定律，当物体受到外力作用时，它将产生加速度。
根据旋转不变性原理，即物理量在不同坐标系下具有相同的数值，陀螺仪和加速度计可以测量物体的角速度和加速度，从而得到物体的位置和速度。
捷联惯性导航系统具有高精度和高稳定性的优势，尤其适用于无法使用其他导航系统（如GPS）或需要高精度导航的环境。
然而，它也存在一些局限性。
首先，由于陀螺仪和加速度计的测量误差和漂移，容易导致导航误差的累积。
其次，捷联惯性导航系统无法提供绝对位置信息，需要与其他导航系统集成才能获得绝对位置。
为了提高捷联惯性导航系统的性能，可以采用多传感器融合技术。
通过将多种导航系统（例如GPS、地图、惯性导航）的输出数据进行融合，可以提高导航的精度和可靠性，同时减少漂移和误差的影响。
总之，捷联惯性导航系统是一种基于惯性力学原理运行的导航系统，利用陀螺仪和加速度计测量物体的运动状态，并根据质量、力和运动的基本原理计算物体的位置和速度。
它具有高精度和高稳定性的优势，但也存在一些局限性，需要与其他导航系统集成才能获得绝对位置信息。
通过多传感器融合技术的应用，可以进一步提高捷联惯性导航系统的性能。
捷联惯性导航原理
捷联惯性导航原理捷联惯性导航（Inertial Navigation System，简称INS）是一种基于捷联惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）的导航系统。
该系统通过测量物体在空间中的加速度和角速度，进而推导出它的位置、速度和航向等导航信息。
捷联惯性导航系统由三个主要组件组成：加速度计、陀螺仪和计算机。
加速度计用于测量物体的加速度，陀螺仪用于测量物体的角速度，而计算机则用于整合和处理这些测量数据。
加速度计和陀螺仪通常被组合在一起形成IMU，IMU被安装在导航系统的载体上。
加速度计是用来测量物体的线性加速度的设备。
它的作用类似于测力仪，通过测量物体所受的力，可以计算出物体的加速度。
加速度计一般使用压电传感器或气泡级感应器来测量物体的加速度。
陀螺仪则是用来测量物体的角速度的设备。
它的原理基于陀螺效应，通过测量物体围绕轴线旋转的角速度来推导物体的旋转状态。
陀螺仪分为一体式陀螺仪和光纤陀螺仪两种类型，一体式陀螺仪主要使用电子仪器的原理，而光纤陀螺仪则使用光学原理。
在捷联惯性导航系统中，加速度计和陀螺仪的输出数据会被输入到计算机中进行处理。
计算机通过积分和滤波等算法，对加速度和角速度进行处理，推导出物体的位置和速度等导航信息。
计算机还会结合其他传感器如GPS等，以提高导航系统的精度和稳定性。
然而，捷联惯性导航也存在一些局限性。
首先，由于加速度计和陀螺仪的精度和稳定性有限，导致导航系统随着时间的推移会产生累积误差。
其次，在长时间的运动过程中，加速度计和陀螺仪可能受到震动、振动和温度变化等外界因素的影响，进而导致导航系统的精度下降。
为了解决这些问题，通常将捷联惯性导航系统与其他导航系统如GPS进行组合导航。
通过将两种导航系统的输出数据进行融合，可以克服各自的缺点，提高导航系统的精度和鲁棒性。
总结起来，捷联惯性导航是一种基于物体惯性特性的导航系统，通过测量物体的加速度和角速度，推导出物体的位置、速度和航向等导航信息。
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1.4惯性导航技术的发展
1.惯性导航技术 涉及多学科（机电、光学、数学、力学、控
制及计算机等学科）的高新尖端技术，是现代武 器系统中的一项基本支撑技术，是在先进科学理 论和制造工艺支持条件下发展起来的。
只有少数国家有能力研制惯性技术产品。 我国惯性技术在自力更生基础上，发展至今 已具有一定规模。
入 大海。
24
25
9）1949年，美国将纯惯性导航系统试验安装到 一架B-29远程轰炸机上，首次实现了横贯美国
大
陆的全自动飞行，自主飞行时间长达10小时。 10）1958年，美国海军“鹦鹉螺”号核潜艇，从
惯性导航基本的原理
1.1 导航的基本概念 1.2 常见的导航系统 1.3 基础知识 1.4 惯导技术的发展
2
第一章 概 述
1.1 导航的基本概念
导航（Navigation） ：引导载体达到预定 目的地的过程。载体包括车辆、舰船、飞机、导 弹、宇宙飞行器等。
制导（guidance） ：根据导航系统提供的 数据，由控制系统来自动引导载体到达目的地。
3
1.2 常见的导航系统
▪ 陆标导航：根据固定标志物（如灯塔、建筑物等）的位 置坐标及其相对载体的距离方位关系确定载体位置。缺 点：受地形气候条件限制。
▪ 无线电导航：利用无线电技术测量导航参数的系统，如 VOR、DME等。缺点：精度受电磁环境影响。
▪ 卫星导航系统：利用专用于导航的人造地球卫星来实现 ，如GPS、北斗等。缺点同上。
5
不足：惯导系统确定载体位置是由加速度计 测得的加速度经二次积分获得，本质上是一 种推算定位法，误差随时间积累，长时间工 作，误差会超出允许范围，需用其它信息进 行重调和校正；要制造高精度的惯导系统， 必须要求惯性元件有高精度，对制造工艺、 装配工艺要求严格，系统成本高。
6
▪ 组合导航系统：上述几种类型的导航系统各 有优缺点。为了提高导航系统的定位精度和 性能，往往将上述两种以上的导航系统组合 成为组合式导航系统。
点 运动的理论》，首次利用解析方法对定点转动刚 体作了本质解释，创立了陀螺仪理论的基础1778 年法国拉格朗日在《分析力学》中建立了在重力 力矩作用下定点转动刚体的运动微分方程组；
15
3）1852年法国科学家傅科根据上述理论发现 了
陀螺效应，观察到了地球自转，并首先使用
“Gyro”(Gyroscope－转动＋观察)这个名词， 开
9
2.加速度、速度和航程之间的关系 （1）加速度计的可测量运动物体的加速度。 （2）惯性导航是以测量运动体的加速度为基础的 导航定位方法。测量的加速度，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。他 们三者间的关系表示为：
10
a
dV dt
d2s dt2
创了人们对工程实用陀螺的研究和开发； 4）1923年，舒勒发表了论文《运载工具的加
速
度对于摆和陀螺仪的干扰》，提出了84.4分的 无干扰理论，为惯性技术的发展起到了关键的
16
17
18
法国国葬院
19
20
21
北京天文台的傅科摆
22
5）1939年，苏联－布尔佳科夫通讯院士出版 的：“陀螺仪实用理论”一书，认为是陀螺仪 实用理论的奠基性的著作。 6）1949年，J. H. Laning, Jr.发表名为 “The vector analysis of finite rotations and angles”的报告，建立了捷联式惯性导航的 理论基础；
t
V
V0
adt
0
t
t
S S0 0Vdt S0 V0t 0
t adt2
0
式中：a表示运动体的加速度； V表示运动体的速度； S表示运动的移动距离。
11
从以上看出，沿直线运动的载体，只要借助 加速度计测出它的加速度，载体任何时刻的速度 和相对出发点的距离就可实时计算。这种不依赖 外界信息，只靠对载体本身的惯性测量来完成导 航任务的技术称作惯性导航，也称自主式导航。
▪ 天文导航系统：最早由航海方面发展而来，利用光学仪 器(如六分仪)人工观测星体高度角，进而确定航行体的 位置。缺点：受气候条件影响，精度低。
4
▪ 惯性导航系统：利用惯性敏感元件(陀螺仪、加 速度计)测量载体相对惯性空间的线运动和角运 动参数，在给定的初始条件下，输出载体的姿态 参数和导航定位参数。 优点：（1）依靠自身测量的载体运动加速度信 息来连续推算载体速度和位置，不需要接收外部 信息，不受外界干扰，是一种自主式导航系统； 工作时不向外辐射能量，隐蔽性好；确定载体位 置同时还能测量载体姿态角。
23
3.现代发展 7）1920年前后，出现了供飞机使用的转弯速率 指示器、人工水平仪和方位陀螺； 8）二战期间，德国的V2火箭用两个二自由度陀 螺和一个加速度计构成惯性制导系统，这是惯性 技术在导弹制导上的首次应用。但由于惯性器件 精度低，设计粗糙，无法实现舒拉调谐要求，因 此在轰炸伦敦的过程中，1/4的V2 火箭提前掉
▪ 航空导航仪表：导航仪表单独测出飞机的一 些参数，如磁航向、空速、高度等，供给飞 行员操纵飞机完成导航任务。
7
1.3 基础知识
1.什么是惯性空间
惯性空间是符合牛顿力学定律的空间，即是绝 对静止或只做匀速直线运动的空间
银河系 旋转
太阳系相对 银河系旋转
地球相对 太阳旋转
这些旋转的角速度都太小，以致于惯性器件无 法敏感到，因此可以忽略。
惯性空间
地球 自转
相对空间
8
在经典力学中，牛顿的三条定律是惯性导航的力学 基础。它揭示了惯性空间中物体的运动和受力之间的基 本关系： （1）若物体不受力或所受合力为零，则物体保持静止或
匀速直线运动； （2）若物体受到的合力为F，则该物体将以加速度a相对
惯性空间运动： F，m m为a物体质量；
（3）物体间的相互作用力，大小相等，方向相反。
13
在我国的航空、航天、航海和陆地车辆的导 航和定位中得到了广泛的应用。
惯性技术还在以下国民经济领域里获得了成 功的应用：大地测量、海洋勘探、石油钻井、航 空测量、顿提出了力学三大定律和引力定律
， 为惯性导航奠定了理论基础； 2）1765年俄国欧拉院士出版了著作《刚体绕定