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慣性導航技術發展的歷史過程有誰知道嗎?求告知!

從廣義上講從起始點將航行載體引導到目的地的過程統稱為導航。 從狹義上講導航 是指給航行載體提供實時的姿態、 速度和位置信息的技術和方法。 早期人們依靠地磁場、 星光、太陽高度等天文、地理方法獲取定位、定向信息,隨著科學技術的發展,無線電 導航、慣性導航和衛星導航等技術相繼問世,在軍事、民用等領域廣泛應用。其中,慣 性導航是使用裝載在運載體上的陀螺儀和加速度計來測定運載體姿態、 速度、 位置等信 息的技術方法。實現慣性導航的軟、硬件設備稱為慣性導航系統,簡稱慣導系統。

捷聯式慣性導航系統(Strap-down Inertial Navigation System,簡寫 SINS)是將 加速度計和陀螺儀直接安裝在載體上, 在計算機中實時計算姿態矩陣, 即計算出載體坐 標系與導航坐標系之間的關系, 從而把載體坐標系的加速度計信息轉換為導航坐標系下 的信息,然後進行導航計算。由於其具有可靠性高、功能強、重量輕、成本低、精度高 以及使用靈活等優點,使得 SINS 已經成為當今慣性導航系統發展的主流。捷聯慣性測 量組件(Inertial Measurement Unit,簡寫 IMU)是慣導系統的核心組件,IMU 的輸出信息的精度在很大程度上決定了系統的精度。

陀螺儀和加速度計是慣性導航系統中不可缺少的核心測量器件。現代高精度的慣性導航系統對所采用的陀螺儀和加速度計提出了很高的要求,因為陀螺儀的漂移誤差和加速度計的零位偏值是影響慣導系統精度的最直接 的和最重要的因素,因此如何改善慣性器件的性能,提高慣性組件的測量精度,特別是 陀螺儀的測量精度,壹直是慣性導航領域研究的重點。 陀螺儀的發展經歷了幾個階段。最初的滾珠軸承式陀螺, 其漂移速率為(l-2)°/h, 通過攻克慣性儀表支撐技術而發展起來的氣浮、液浮和磁浮陀螺儀,其精度可以達到 0.001°/h,而靜電支撐陀螺的精度可優於 0.0001°/h。從 60 年代開始,撓性陀螺的 研制工作開始起步,其漂移精度優於 0.05°/h 量級,最好的水平可以達到 0.001°/h。

1960 年激光陀螺首次研制成功,標誌著光學陀螺開始主宰陀螺市場。目前激光陀螺的 零偏穩定性最高可達 0.0005°/h,激光陀螺面臨的最大問題是其制造工藝比較復雜, 因而造成成本偏高, 同時其體積和重量也偏大, 這壹方面在壹定程度上限制了其在某些 領域的發展應用, 另壹方面也促使激光陀螺向低成本、 小型化以及三軸整體式方向發展。 而另壹種光學陀螺-光纖陀螺不但具有激光陀螺的很多優點, 而且還具有制造工藝簡單、 成本低和重量輕等特點,目前正成為發展最快的壹種光學陀螺

我國發展

編輯

我國的慣導技術近年來已經取得了長足進步,液浮陀螺平臺慣性導航系統、動力調諧陀螺四軸平臺系統已相繼應用於長征系列運載火箭。其他各類小型化捷聯慣導、光纖陀螺慣導、 激光陀螺慣導以及匹配GPS修正的慣導裝置等也已經大量應用於戰術制導武器、飛機、艦艇、運載火箭、宇宙飛船等。如漂移率0.01°~0.02°/h 的新型激光陀螺捷聯系統在新型戰機上試飛,漂移率0.05°/h 以下的光纖陀螺、捷聯慣導在艦艇、潛艇上的應用,以及小型化撓性捷聯慣導在各類導彈制導武器上的應用,都極大的改善了我軍裝備的性能。