有人知道惯性导航技术发展的历史进程吗?请让我知道。
狭义的导航是指向导航载体提供实时姿态、速度和位置信息的技术和方法。
早期,人们依靠地磁场、星光、太阳高度等天文和地理方法获取定位和方位信息。随着科学技术的发展,无线电导航、惯性导航、卫星导航等技术相继问世,并广泛应用于军事和民用领域。
其中,惯性导航是利用载体上装载的陀螺仪和加速度计来确定载体的姿态、速度、位置等信息的技术方法。
实现惯性导航的软硬件设备称为惯性导航系统,简称惯性导航系统。
捷联惯导系统是将加速度计和陀螺仪直接安装在载体上,在计算机中实时计算姿态矩阵,即计算载体坐标系和导航坐标系的关系,从而将载体坐标系中的加速度计信息转换为导航坐标系中的信息,进而进行导航计算。
由于捷联惯导系统具有可靠性高、功能强、重量轻、成本低、精度高、使用灵活等优点,已成为惯性导航系统的主流。
捷联惯性测量单元(IMU)是惯性导航系统的核心部件,IMU输出信息的精度很大程度上决定了系统的精度。
陀螺仪和加速度计是惯性导航系统中不可缺少的核心测量器件。
现代高精度惯性导航系统对陀螺仪和加速度计提出了很高的要求,因为陀螺仪的漂移误差和加速度计的零偏是影响惯性导航系统精度的最直接、最重要的因素。因此,如何提高惯性器件的性能,提高惯性器件的测量精度,尤其是陀螺仪的测量精度,一直是惯性导航领域研究的重点。
陀螺仪的发展经历了几个阶段。
原始球轴承陀螺仪的漂移速率为(L-2)/h,通过克服惯性仪表支撑技术研制的气浮、液浮和磁浮陀螺仪的精度可达0.001/h·h,而静电支撑陀螺仪的精度可优于0.0001/h·h..
自20世纪60年代以来,挠性陀螺的研究和发展就开始了,其漂移精度优于0.05°/h,最好的水平可以达到0.001°/h..
1960激光陀螺的首次研制成功,标志着光学陀螺开始主导陀螺市场。
目前激光陀螺的零偏稳定度最高可以达到0.0005°/h,而激光陀螺面临的最大问题是制造工艺复杂,导致成本高,同时体积和重量过大,在一定程度上限制了其在一些领域的发展和应用,也推动了激光陀螺向低成本、小型化和三轴集成方向发展。
另一种光学陀螺——光纤陀螺不仅具有激光陀螺的许多优点,而且具有制造工艺简单、成本低、重量轻的特点,正在成为目前发展最快的光学陀螺。
中国的发展
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中国的惯性导航技术近年来取得了长足的进步。液浮陀螺平台惯性导航系统和动力调谐陀螺四轴平台系统已应用于长征系列运载火箭。
其他种类的小型化捷联惯性导航、光纤陀螺惯性导航、激光陀螺惯性导航和GPS改进型惯性导航装置也已广泛应用于战术制导武器、飞机、舰船、运载火箭、航天器等。
例如,漂移率为0.01 ~ 0.02/h的新型激光陀螺捷联系统在新型战机上测试,漂移率低于0.05/h的光纤陀螺,捷联惯性导航在舰船、潜艇上的应用,小型化柔性捷联惯性导航在各种导弹制导武器上的应用,极大地提高了我军装备的性能。
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