《惯性导航系统》学习指南
1 学习指南
《惯性导航系统》课程包括惯性导航基础、惯性元件、惯性平台、平台式惯导原理、捷联式惯导原理等5个单元的内容。由于本门课程具有：涉及知识面宽，与物理学、工程力学、控制科学、材料学、计算机科学等知识联系紧密；教学内容丰富，数学公式复杂，空间关系抽象，逻辑推理和形象思维要求高的课程特点，导致课程在教学过程易于出现教师难教、学生难学的现象。为帮助大家学好本门课程，我们给出学习建议，供大家参考。
一、课程前后关系
1．前置课程
本门课程是电气工程及其自动化和自动化等专业的专业基础课，根据专业人才培养方案和课程自身的知识体系结构，学习本门课程需要具备《物理学》、《理论力学》、《电机学》、《电路原理》、《模拟数字电路》、《自动控制原理》和《陀螺原理》等相关课程的专门知识，这些知识是学好本门课程的重要基础。
2．后续课程
本门课程的后续课程主要有《飞行控制系统》、《组合导航系统》、《机载航电设备》等。学好本门课程可以为上述课程的学习打下良好的学习基础。
二、主讲教材与参考教材
1．主讲教材
本门课程的主讲教材是2008年9月国防工业出版社出版的空军航空机务体系统编教材《惯性导航》。该教材从惯性导航基础、惯性元件、惯性平台、平台式惯导原理、捷联式惯导原理五个知识模块，系统阐述了惯性导航基本概念、基本原理和基本结构。 2 教材针对惯性导航理论抽象、复杂的特点，特别加强了空间概念、坐标系转换和惯导几何位置关系的物理解释，惯性导航方程、力学编排方程、误差方程、对准方程等复杂公式推导过程的物理本质分析，以便于读者加深对惯性导航内涵和实质的理解。
2．参考教材
本门课程为广大读者提供了大量辅助参考资料，参考资料包括参考教材、学位论文、学术论文三个类别。这些参考资料有助于读者全面了解惯性导航及相关领域的知识结构， 惯性导航理论和技术的发展方向。以下给出的是主要参考教材清单。
（1）《惯性导航与组合导航》，张宗麟，北京，航空工业出版社，2000年8月
（2）《惯性导航》，秦永元，北京，科学出版社，2006年5月
（3）《捷联惯性导航技术》（英）David H.Titterton，北京，国防工业出版社，2007年12月
（4）《惯性器件与惯性导航系统》，邓志红，北京，科学出版社2012年6 月
（5）《光纤陀螺仪》，（法）Hrtve G. Lefevre，北京，国防工沛出版社，2002年1月
（6）《陀螺原理》，许江宁，北京，国防工业出版社，2005年1月
（7）《无陀螺捷联式惯性导航系统》，史震，哈尔滨，哈尔滨工程大学出版社，2007年8月
（8）《惯性导航与组合导航基础》，刘智平，北京，国防工业出版社，2013年6月
（9）《惯性技术》，邓正隆，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，
2006年2月
（10）《惯性仪器测试与数据分析》，严恭敏，北京，国防工业 3 出版社，2012年11月
三、课程知识要点与学习方法
（一）课程知识要点
本门课程的惯性导航基础、惯性元件、惯性平台原理、平台式惯导原理和捷联式惯导原理5个知识模块，按照: 惯性导航的基本思想是加速度的积分推算→惯性元件的作用是载体基本运动参数（线运动参数和角运动参数）的测量→惯性平台的作用是保障载体加速度的精确测量并隔离载体运动对惯性元件的影响→平台式惯性导航的原理涵盖导航方程建立、力学关系编排、导航参数解算、导航误差分析、初始导航基准建立→捷联式惯性导航的原理涵盖数学平台作用、导航位置与姿态方程建立、力学关系编排、导航参数解算、导航误差分析、初始导航基准建立的逻辑关系，构成惯性导航理论的知识体系。课程的知识要点如下：
1．惯性导航基础模块
①基本概念
导航、惯性导航、无线电导航、多普勒导航、卫星导航、天文导航、旋转椭球体、赤道半径、极轴半径、地理垂线经纬度、曲率半径、重力、重力加速度、地球自转角速度、恒星日、太阳日、真太阳日、平太阳日、日心惯性系、地心惯性系、地球坐标系、地理坐标系、机体坐标系、平台坐标系。
②基本原理
从加速度积分推算速度、距离、位置的原理;子午圈主曲率半径与纬度的关系；卯酉圈主曲率半径与纬度的关系；垂线偏差与纬度的关系； 重力加速度与引力加速度、地球自转角速度之间的关系； 地球自转角速度与恒星日、太阳日、平太阳日、平太阳时、恒星时之间的关系； 日心惯性系与地心惯性系之间的关系。 4 2．惯性元件模块
①基本概念
一般摆式加速度计；液浮加速度计；挠性加速度计；加速度计再平衡回路；加速度计零位偏置、灵敏度；陀螺漂移率；刻度因数；陀螺“三浮”；挠性支承；动力调谐；平衡环；液浮陀螺；挠性陀螺；激光陀螺；环形干涉仪；光程、光程差；拍频；闭锁区误差；偏频；四频差动激光陀螺；光纤陀螺。
②基本原理
一般摆式加速度计测量载体加速度原理；液浮加速度计测量载体加速度原理；挠性加速度计测量载体加速度原理； 加速度计再平衡回路工作原理；液浮陀螺工作原理；挠性支承原理；挠性陀螺动力调谐原理；激光陀螺测量原理;光纤陀螺测量原理。
3．惯性平台模块
①基本概念
惯性平台；几何稳定状态；空间积分状态；平台稳定轴；力矩器；稳定电机；平台稳定误差；平台漂移;指令角速度；三环三轴平台；外横滚环；俯仰环；内横滚环；方位环；方位坐标分解器；正割分解器；方位锁定回路；环架自锁；四环三轴平台；外横滚伺服回路；反自转控制；平台温控。
②基本原理
单轴惯性平台原理；单轴惯性平台稳定回路分析；三轴惯性平台原理；方位坐标分解器作用、规律及实现原理；正割分解器作用及实现机理；方位锁定回路作用及实现方法；四环三轴惯性平台原理；外横滚伺服回路原理；四环三轴平台反自转控制机理。
4．平台式惯导原理模块
①基本概念
舒勒摆；舒勒周期；舒勒振荡；惯导修正回路；舒勒回路； 5 比力；比力方程；惯导基本方程；指北方位惯导；力学编排；游移方位惯导；惯导垂直通道；惯导误差源；元件误差；安装误差；初始条件误差；计算系；平台系；理想平台系；速度误差方程；位置误差方程；姿态误差方程；付科振荡；误差传播特性；惯导系统误差；初始对准；对准过程；平台锁定；模拟调平；水平对准；方位对准；粗对准；精对准；二阶对准回路；三阶对准回路；罗经效应；对准精度；对准判据；陀螺测漂及补偿。
②基本原理
舒勒周期及其推证；单轴惯导系统原理；惯导基本方程；指北方位惯导力学编排方程；游移方位惯导力学编排方程；惯导系统垂直高度的测量；指北方位惯导误差方程；游移方位惯导误差方程；指北方位惯导的初始对准；游移方位惯导的初始对准。
5．捷联式惯导原理模块
①基本概念
“数学平台”；加速度计数学模型；陀螺数学模型；惯性元件的静态误差补偿；导航位置方程；姿态方程；四元数；可靠性与多余度技术；最佳配置方案；单自由度陀螺的配置；双自由度陀螺的配置；余度惯性元件的性能管理。
②基本原理
捷联惯导基本原理；捷联惯导力学编排；捷联惯导误差分析；捷联惯导初始对准；捷联惯性元件的余度技术。
（二）教学内容重难点
1．惯性导航基础模块
①重点内容：
惯性导航基本原理；地理垂线与纬度的概念；地球子午圈主曲率半径、卯酉圈主曲率半径与纬度的关系；重力加速度和自转角速度的概念及计算表达式；惯性系、地球系、地理系的概念； 6 地球系与地理系之间的转换矩阵。
②难点内容：
主曲率半径公式的推导；地球系与地理系之间方向余弦阵的推导。
2．惯性元件模块
①重点内容：
惯性导航对加速度计的性能指标要求；一般摆式加速度计测量原理；挠性加速度计测量原理；二元脉冲调宽数字再平衡回路工作原理；惯性导航对陀螺的性能指标要求；挠性陀螺动力调谐原理；挠性陀螺动力学分析；挠性陀螺测量原理；激光陀螺测量原理。
②难点内容：
二元脉冲调宽数字再平衡回路工作原理；挠性陀螺动力调谐原理；激光陀螺闭锁区误差补偿原理。
3．惯性平台模块
①重点内容：
单轴惯性平台原理；方位坐标分解器作用、规律及实现原理；正割分解器作用及实现机理；方位锁定回路作用及实现方法；四环三轴惯性平台原理。
②难点内容：
三轴惯性平台“环架锁定”分析；四环三轴平台反自转控制机理。
4．平台式惯导原理模块
①重点内容：
舒勒周期及其推证；单轴惯导系统原理；惯导基本方程；指北方位惯导力学编排方程；指北方位惯导误差方程；指北方位惯导的初始对准原理。 7 ②难点内容：
游移方位惯导力学编排方程；游移方位惯导误差方程；游移方位惯导的初始对准。
5．捷联式惯导原理模块
①重点内容：
捷联惯导基本原理；捷联惯导力学编排；捷联惯导初始对准。
②难点内容：
捷联惯导初始对准。
（三）课程学习方法
1．学习原则
课程学习应依照课程知识体系主线、知识要点和教学内容重难点，本着由浅入深、循序渐进的原则，结合自身的学习需求和学习方法，从基本概念、基本原理入手，深刻理解各知识点和知识体系之间的内在联系，做到把握重点、突破难点、系统学习、全面掌握。
2．学习方法
本门课程的学习可把握以下几点：
一是要弄清并理解主要知识点的物理含义。如陀螺是测量载体相对惯性空间角速度和角位置的装置，这里 “惯性空间”的界定相当重要，它决定陀螺是相对“惯性空间”而不是地球具备稳定性的物理边界。
二是要建立正确的空间位置关系。如地球系与地理系之间的相互转换，如果不清楚这两个坐标系的定义、空间位置关系、变换顺序，是不可能得到二者之间的转换矩阵的。
三是要正确理解数学公式的物理本质。如p&，这个公式反映了陀螺漂移对惯性平台的影响，其本质就是陀螺漂移是引起平台漂移的主要原因，且陀螺漂移可以一比一地传递给惯性平台， 8 陀螺漂移是惯性导航误差随时间积累的主要因素。
另外，对于希望快速了解惯性导航原理的读者，可以主要学习教材的第一、四、五、七章，通过这四章的学习，读者可以较好地理解平台式惯导的基本原理。
四、课程知识应用与发展
1．知识应用
惯性导航系统以其自主性强、抗干扰能力强、输出导航参数多等突出优点，在陆、海、空、天领域得到广泛应用。随着惯性元件的小型化、微型化，其价格成本也在不断降低，使其应用范围逐渐由军事应用领域为主向民用领域扩大。目前，低成本惯性导航系统已在车载导航、地址勘测、姿态控制领域等到广泛应用。放眼未来，惯性导航系统的应用领域将不断扩大。
2．技术发展
随着惯性技术的快速发展，尤其是惯性元件、控制技术、计算机技术的迅速发展，制约惯性导航系统发展的关键技术正在逐步攻克，以冷原子陀螺技术为代表的新型惯性元件已在美国的DARPA惯性技术实验室研制成功，其陀螺精度达到10-7°/h，预计的导航精度小于5米，这样的导航精度已足可与卫星导航精度相匹敌。可以预见，惯性导航系统仍将位居各类导航系统之首，引领导航技术的不断发展。
捷联式惯性导航系统培训讲学
精品文档
精品文档 1 绪论
随着计算机和微电子技术的迅猛发展，利用计算机的强大解算和控制功能代替机电稳定系统成为可能。于是，一种新型惯导系统--捷联惯导系统从20世纪60年代初开始发展起来，尤其在1969年，捷联惯导系统作为"阿波罗"-13号登月飞船的应急备份装置，在其服务舱发生爆炸时将飞船成功地引导到返回地球的轨道上时起到了决定性作用，成为捷联式惯导系统发展中的一个里程碑。
捷联式惯性导航(strap-down inertial navigation) ，捷联（strap-down）的英语原义是“捆绑”的意思。因此捷联式惯性导航也就是将惯性测量元件（陀螺仪和加速度计）直接装在飞行器、舰艇、导弹等需要诸如姿态、速度、航向等导航信息的主体上，用计算机把测量信号变换为导航参数的一种导航技术。现代电子计算机技术的迅速发展为捷联式惯性导航系统创造了条件。惯性导航系统是利用惯性敏感器、基准方向及最初的位置信息来确定运载体的方位、位置和速度的自主式航位推算导航系统。在工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰破坏。它完全是依靠载体自身设备独立自主地进行导航，它与外界不发生任何光、声、磁、电的联系，从而实现了与外界条件隔绝的假想的“封闭”空间内实现精确导航。所以它具有隐蔽性好，工作不受气象条件和人为的外界干扰等一系列的优点，这些优点使得惯性导航在航天、航空、航海和测量上都得到了广泛的运用[1]
1.1 捷联惯导系统工作原理及特点
惯导系统主要分为平台式惯导系统和捷联式惯导系统两大类。惯导系统（INS）是一种不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，具有隐蔽性好，可在空中、地面、水下等各种复杂环境下工作的特点。
捷联惯导系统（SINS）是在平台式惯导系统基础上发展而来的，它是一种无框架系统，由三个速率陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成。平台式惯导系统和捷联式惯导系统的主要区别是：前者有实体的物理平台，陀螺和加速度计置于陀螺稳定的平台上，该平台跟踪导航坐标系，以实现速度和位置解算，姿态数据直接取自于平台的环架；后者的陀螺和加速度计直接固连在载体上作为测量基准，它不再采用机电平台，惯性平台的功能由计算机完成，即在计算精品文档
惯性导航系统
惯性导航系统
通过安装在飞行器上的加速度计测量飞行器的加速度，经运算处理获得飞行器当时的速度和位置的导航方法
1．惯导的基本原理
由牛顿第二定律可知，当物体受外力作同时，将会沿外力作用方向产生加速度，
若已知的初始位置，初始速度和运动中的加速度，则通过两次积分可以求得任一时刻的速度和位置。
2．特点
惯性导航系统是由惯性器件构成的自主式导航设备
无需地面或空间其它任何辅助设备可自行获得飞行导航参数
由于存在测量误差，而使定位误差随时间积累，制造精度要求高
3．惯性导航系统的组成
惯性测量组件（陀螺仪和加速度计） 惯导平台 计算机 显示器
4．两类惯性导航系统
平台式惯性导航系统：有惯导平台，利用惯导平台可以保证加速度计永处于惯性空间水平面内，并有确定的指向，不受地球重力加速度影响，但构造复杂，造价昂贵。
捷联式惯导系统：捷联式惯导系统没有机电式惯性平台，将加速度计直接安装在飞行器上，测得轴直接与飞机机体轴一致。平台的功能通过计算机计算来实现。形成“软件平台”。结构简单是最大优点。但对计算机要求较高。
惯性导航系统 2
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。
第七章 惯性导航系统_part1(陀螺罗经与寻北仪)V1
5/23/2014
10
主讲教师：邓志红教授
2014年5月23日北京理工大学
1
第七章惯性导航系统
7.17.1 7.1 导航基本原理导航基本原理
7.2 陀螺罗经与陀螺寻北仪
7.3 平台式惯性导航系统
74捷联式惯性导航系统
17.4 捷联式惯性导航系统
7.5 组合导航系统
5/23/2014
22
7.1 7.1 导航基本原理导航基本原理
1.1.哥氏定理哥氏定理
22014.05.23新型惯性器件及其应用2
3
7.1 7.1 导航基本原理导航基本原理
1.1.哥氏定理哥氏定理
3
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7.1 7.1 导航基本原理导航基本原理
1.1.哥氏定理哥氏定理
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1.1.哥氏定理哥氏定理
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1.1.哥氏定理哥氏定理
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1.1.哥氏定理哥氏定理
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1.1.哥氏定理哥氏定理
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1.1.哥氏定理哥氏定理
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7.1 7.1 导航基本原理导航基本原理
1.1.哥氏定理
哥氏定理
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1.1.哥氏定理哥氏定理
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7.1 7.1 导航基本原理导航基本原理
2.比力方程
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2.比力方程
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2.比力方程
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2.比力方程
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7.1 7.1 导航基本原理导航基本原理
2.比力方程
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7.2 7.2 陀螺罗经与陀螺寻北仪陀螺罗经与陀螺寻北仪
1.陀螺罗经工作原理
陀螺罗经：是一种不依赖于外部的声、光、电、磁
等一切信息自主式地寻找真北，并在运动体上建立
惯性导航系统 3
惯性导航系统
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惯性导航系统
一、 惯性导航系统（ Inertial Navigation System ，INS ）
1、基本观点
惯性导航系统（ INS）是一种不依靠于外面信息、也不向外面辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不单包含空中、地面，还能够在水下。
惯性导航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。激光陀螺丈量动向范围宽，线性度好，性能稳固，拥有优秀的温度稳固性和重复性，在高精度的应用领域中向来
占有着主导地点。因为科技进步，成本较低的光纤陀螺（ FOG）和微机械陀螺（ MEMS）精度愈来愈高，是将来陀螺技术发展的方向。我国的惯导技术
最近几年来已经获得了长足进步，液浮陀螺平台惯性导航系统、动力调谐陀螺四轴平台系统已接踵应用于长征系列运载火箭。其余各种小型化捷联惯导、
光纤陀螺惯导、 激光陀螺惯导以及般配 GPS修正的惯导装置等也已经大批应用于战术制导武器、飞机、舰艇、运载火箭、宇宙飞船等。如漂移率
0.01 ° - 0.02 °/h 的新式激光陀螺捷联系统在新式战机上试飞，漂移率
0.05 °/h 以下的光纤陀螺、捷联惯导在舰艇、潜艇上的应用，以及小型化
挠性捷联惯导在各种导弹制导武器上的应用，都极大的改良了我军装备的
性能。
惯性导航系统有以下主要长处： （ 1）因为它是不依靠于任何外面信息，
也不向外面辐射能量的自主式系统，故隐蔽性好，也不受外界电磁扰乱的
影响；（ 2）可全天流全世界、全时间地工作于空中、地球表面以致水下； （ 3）
能供给地点、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好并且
噪声低；（ 4）数据更新率高、短期精度和稳固性好。其弊端是：（ 1）由
于导航信息经过积分而产生，定位偏差随时间而增大，长久精度差；（ 2）
惯性导航系统 4
惯性导航系统
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目录
1.惯性导航系统的概念·························22.惯导系统的发展历史及发展趋势···············3 惯性导航系统的发展·······················3我国的惯性导航系统·······················5捷联惯导系统现状及发展趋势···············63.惯性导航系统的组成························104、惯性导航系统的工作原理····················145、惯性导航系统的功能·······················186、惯性导航系统的服务模式与应用模式··········207、惯性导航系统当前的应用情况················218、惯性导航系统的特点························23
系统的主要优点······················23系统的主要缺点·····················249、惯性导航系统给我们的启示················24
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惯性导航系统
一、惯性导航系统的概念
什么是惯性导航或惯性制导呢?惯性导航系统（Ins）是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。在给定的运动初始条件（初始地理坐标和初始速度）下，利用惯性敏感元件测量飞机相对惯性空间的线运动和角运动参数，用计算机推算出飞机的速度、位置和姿态等参数，从而引导飞机航行。
推算的方法是在运载体上安装加速度计，经过计算(一次积分和二次积分)，从而求得运动轨道(载体的运动速度和距离)，进而进行导航。在运载体上安装加速度计，用它来敏感、测量运载体运动的加速度，经过计算(一次积分和二次积分)，从而求得运动轨道(运载体运动的速度和距离)，并且产生对运载体运动所需要的控制信号，控制运载体按要求弹道运动，称为惯性制导。这就是说，惯性制导是对运载体进行测量和控制，使其沿预定的轨道运动。作为一种自主式的导航方法，惯性导航是完全依靠载体上的设备自主地确定出载体的航向、位置、姿态、和速度等导航参数。并不需要外界任何的光、电、磁参数。因此，惯性导航系统具有隐蔽性好、全天候工作能力等独特优点。对飞行器、舰船和地面移动载体（特别是用于军事目的）等尤为重要。所以在近三十年来，在航空、航天、航海、交通和大地测量中惯性导
惯性导航系统 5
一、 惯性导航系统基本工作原理:
根据牛顿定律，利用一组加速度计连续地进行测量，而后从中提取运动载体相对某一选定导航坐标系(可以是人工建立的物理平台，也可以使计算机参处的“数学平台”)的加速的信息；通过一次积分运算（载体初始速度已知）使得到载体相对导航坐标系的即时速度信息；在通过一次积分运算(载体初始位置已知)便得到载体相对导航系统的即时位置信息。
二、 组成
一个典型的惯性导航系统一般有关行测量装置、专用计算机、葱汁显示器等几大部分组成。
三、 分类
按关行测量装置在载体上的安装方式，可分为平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统。
1 平台式惯性导航的基本原理
平台式惯性导航系统是将关行测量原件安装在惯性平台（物理平台）的台体上。
体积重量达，结构复杂
2 捷联式
大大降低了系统的体积、重量和合成本，但对计算机的算法误差要求较高，不超过系统误差的百分之五十。
可靠性高，故障率低。
对惯性器件要求高，要求两次装卸的期间内，器件有较高的参数稳定性。
3 组合式
其他导航系统与惯性导航系统组成的整个系统 提高导航精度和提高可靠性
四、 加速度计的测试、标定及评价标准
1灵敏度、线性度测试
1)加速度计重力场静态翻滚试验
2)静态漂移测试：加速度计在静态工作期间（在不同时间）输出值的变化。首先寻找该加速度计的机械零位，然后将其置于机械零位，并测试其输出，从而得到静态漂移曲线，即标定了加速度计的静态稳定性。
3) 温度性能测试
零位漂移测试
灵敏度漂移测试
2阈值测试
3分辨率测试
4重复性测试
加速度计在通电(或不通电）状态下，经过整栋、冲击、热储存、高低温试验及热冲击等各种不同环境条件下的考核。在每次考核后，在纪念性加速的计重力场四点法测试，每种环境至少重复三次。
5噪声测试
五、 硅微加速度计的评价标准
1） 量程
加速度计可测量加速的大小的范围，是1g的倍数。
2） 零点漂移
当没有加速度输入的时候，加速的机的输出，为±1g的倍数。
惯性导航系统 6
惯性导航系统
惯性导航系统（Inertial Navigation System，简称INS）是一种基于惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，简称IMU）的导航系统，它利用加速度计和陀螺仪来计算和跟踪自身的位置、速度、姿态以及其他相关信息。INS的主要优势在于其独立性、高精度和实时性。
一、惯性导航系统的原理及构成
1.1 原理
惯性导航系统基于牛顿力学的基本原理，根据物体在三维空间中的运动状态（位置、速度、姿态），利用加速度计测量加速度，陀螺仪测量角速度，从而获得物体的运动信息。
1.2 构成
惯性导航系统由加速度计和陀螺仪构成。加速度计用于测量物体的加速度，而陀螺仪则用于测量物体围绕轴的旋转角速度。这两个组件通常被称为惯性测量单元（IMU）。
二、惯性导航系统的工作原理 惯性导航系统通过对加速度和角速度的测量结果进行积分运算，得到物体的位置、速度和姿态等导航参数。根据这些参数，可以进行航行过程中的定位、导航、控制等任务。
2.1 姿态测量
加速度计和陀螺仪的输出信号经过信号处理后，可以计算出物体在空间中的姿态。姿态测量是导航系统的基础，可以帮助确定物体的朝向和方向。
2.2 位置和速度测量
根据加速度计测量的加速度和陀螺仪测量的角速度，可以利用运动学方程进行积分运算，从而得到物体的位置和速度信息。
2.3 系统校准
惯性导航系统需要进行定期的校准，以确保其输出的数据准确可靠。校准的主要目的是消除误差和漂移，并提高导航系统的精确度和稳定性。
三、惯性导航系统的应用领域 3.1 轨道交通
惯性导航系统在轨道交通领域的应用越来越广泛，如地铁列车、高铁等。它能够提供高精度的位置和速度信息，帮助保证列车的安全性和准确性。
3.2 航空航天
惯性导航系统是飞机和导弹等航空器的重要组成部分。它可以在无GPS信号的情况下，仍然提供准确的导航信息，确保飞行器的航线精确和稳定。
3.3 海洋探测
惯性导航的工作原理及惯性导航系统分类
惯性导航的工作原理及惯性导航系统分类
惯性导航系统(INS)是一种自主式的导航设备，能连续、实时地提供载体位置、姿态、速度等信息;特点是不依赖外界信息，不受气候条件和外部各种干扰因素。
惯性导航及控制系统最初主要为航空航天、地面及海上军事用户所应用， 是现代国防系统的核心技术产品，被广泛应用于飞机、导弹、舰船、潜艇、坦克 等国防领域。随着成本的降低和需求的增长，惯性导航技术已扩展到大地测量、 资源勘测、地球物理测量、海洋探测、铁路、隧道等商用领域，甚至在机器人、摄像机、儿童玩具中也被广泛应用。
不同领域使用惯性传感器的目的、方法大致相同，但对器件性能要求的侧 重各不相同。从精度方面来看，航天与航海领域对精度要求高，其连续工作时间 也长;从系统寿命来看，卫星、空间站等航天器要求最高，因其发射升空后不可 更换或维修;制导武器对系统寿命要求最短，但可能须要满足长时间战备的要求 。涉及到军事应用等领域，对可靠性要求较高。
惯性导航 的工作原理
惯性导航系统是一种自主式的导航方法，它完全依靠载体上的设备自主地 确定载体的航向、位置、姿态和速度等导航参数，而不需要借助外界任何的光、 电、磁等信息。
惯性导航是一门涉及精密机械、计算机技术、微电子、光学、自动控制、材料等多种学科和领域的综合技术。其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、角加速度，将它对时间进行一次积 分，求得运动载体的速度、角速度，之后进行二次积分求得运动载体的位置信息 ，然后将其变换到导航坐标系，得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。 百度搜索“乐晴智库”，获得更多行业深度研究报告
惯性导航系统分类
《惯性导航系统》教学大纲
1 课程类型：理论课（含实践/实验） 学时：60
《惯性导航系统》教学大纲
一、教学对象
本标准适用于电气工程及其自动化、自动化等专业，三年级，本科层次学生。
二、课程概述
（一）课程的性质、地位
《惯性导航系统》课程是电气工程及其自动化、自动化、弹药工程、电子工程、火力指挥与控制等专业本科生必修的专业基础课。本课程是在已经掌握《理论力学》、《航空电机学》、《自动控制原理》和《航空仪表》等课程的基础上，着眼惯性导航系统技术发展方向，立足航空航天领域惯性导航系统装备现状，研究惯性导航原理及其在陆海空天导航领域中的应用的一门课程。
(二)课程基本理念
本课程以新时期新阶段高等教育发展战略为依据，坚持科学发展观，全面落实素质教育和创新教育，着力提高人才培养质量。在教学过程中着眼学生惯性导航系统知识、能力和素质全面发展的基本要求，落实知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观“三位一体”的课程教学目标，注重理论与实践相结合，课内教育与课外教育相结合，注重学生创新意识与创新能力培养，培养复合型专业技术人才。坚持启发式教学思想，突出“学为主体，教为主导”的教学理念，提倡现代化、多样化的教学方式，大力倡导自主探索、合作交流等积极主动的学习方式，使学生的学习过程成为在教师引导下的“再创造”过程。遵循现代高等教育规律，瞄准专业发展前沿，贴近工程实际，突出惯性导航前沿理论和关键技术研究。
(三)课程设计思路
以课程基本理念为指导，对课程目标分别从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面进行了具体明确的阐述。课程内容与教学要求主要阐述学生学习本课程必须掌握的内容要点及达到的基本要求，并注明了重点和难点。在实施建议部分，分别对课程教学实施、课程考核评价、教材选编使用、课程资源开 2 发与利用以及教学保障等提出了明确建议。
以培养学生惯性导航系统知识、掌握惯性导航设备使用维护技能为课程设计主线，按总体设计、单元设计及课堂设计安排教学内容，采用研讨式、“问题链”式等符合现代教育理念的教学方法，拓宽学生的知识面，培养学生的专业技能和科学素质。通过安排学生自主阅读相关科技文献、课内课外学术研讨交流、到相关科研院所和工厂参观见学等教学活动，激发学生的学习兴趣和内动力，使学生的学习过程成为在教师引导下的知识创新过程，使学生达到打牢专业基础、掌握专业技能、具备较高科学素养和创新精神的目的。