400-661-5248

Технология получения данных о мгновенной скорости и местоположении самолета путем измерения ускорения (инерции) самолета и автоматического интегрирования. Устройства, составляющие инерциальную навигационную систему, устанавливаются внутри самолета, не полагаясь на внешнюю информацию или излучая энергию извне во время работы, что делает его менее уязвимым для сухих помех. Это автономная навигационная система.

Краткая история

В XVII веке Ньютон изучал механику высокоскоростного вращающегося жесткого тела. Закон механики Ньютона является теоретической основой инерциальной навигации. В 1852 году J.Foucault назвал это жесткое тело гироскопом, который позже был разработан для измерения положения. В 1906 году H. Ahnütz создал гироскопическое устройство ориентации, ось вращения которого может быть направлена в фиксированном направлении. В 1907 году он добавил колебания к устройству ориентации и сделал гироскопический компас. Эти достижения стали пионерами инерциальных навигационных систем. В 1923 году М. Шулер опубликовал теорию "маятника Шулера", которая решает проблему установления вертикальной линии на движущемся носителе, предотвращает расхождение ошибок в инерциальной навигационной системе из - за ошибок акселерометра и обеспечивает теоретическую основу для реализации инерциальной навигации в технике. В 1942 году Германия впервые применила принцип инерциальной навигации к ракете V - 2. В 1954 году инерциальная навигационная система успешно летала на самолетах. В 1958 году подводная лодка « Юанью», опираясь на инерциальную навигацию, 21 день пересекала Арктику под льдом. Китай разрабатывает инерциальную навигационную систему с 1956 года, а с 1970 года использует отечественную инерциальную навигационную систему при многократных запусках искусственных спутников Земли, ракет и различных самолетов.

Инерционные навигационные системы обычно состоят из инерциальных измерительных устройств, компьютеров, контрольных дисплеев и других компонентов. Инерциальное измерительное оборудование включает акселерометры и гироскопы, также известные как инерционные навигационные блоки. iii) гироскоп свободы для измерения трех вращающихся движений самолета; Три акселерометра используются для измерения ускорения трех перемещений самолета. Компьютер рассчитывает данные о скорости и положении самолета на основе измеренных сигналов ускорения. Монитор управления отображает различные навигационные параметры.

Классификация

В зависимости от метода установки инерционного навигационного блока на борту самолета его можно разделить на платформенную инерциальную навигационную систему (инерционный навигационный блок устанавливается на платформе инерциальной платформы) и короткодействующую инерциальную навигационную систему.

Инерциальная навигационная система на базе платформы

В зависимости от установленной системы координат можно разделить на два режима работы: пространственную стабильность и локальный уровень. Платформа инерциальной навигационной системы, основанная на платформе космической стабильности, относительно стабильна в инерциальном пространстве и используется для создания инерциальной системы координат. Влияние вращения Земли, ускорения гравитации и т. Д. компенсируется компьютером. Эта система обычно используется в активной фазе ракет - носителей и некоторых космических аппаратов. Особенностью инерциальной навигационной системы локальной горизонтальной платформы является то, что опорная плоскость, образованная входными осями двух акселерометров на платформе, всегда может отслеживать горизонтальную поверхность точки, где находится самолет (гарантируется с помощью акселерометра и гироскопа для формирования релаксационного контура), поэтому акселерометр не подвержен гравитационной аддитивной скорости. Система обычно используется для самолетов, движущихся с постоянной скоростью вдоль поверхности Земли, таких как самолеты и крылатые ракеты. В инерциальной навигационной системе на базе платформы рама может изолировать угловые колебания самолета, а прибор работает в хороших условиях. Платформа может непосредственно устанавливать навигационные системы координат, низкая вычислительная сложность, легкая компенсация и коррекция выхода прибора, но сложная структура и большие размеры.

инерциальная навигационная система

В зависимости от используемого гироскопа он делится на инерциальную навигационную систему jet на основе скорости и инерциальную навигационную систему jet на основе местоположения. Первый использует скоростной гироскоп для вывода векторного сигнала мгновенной средней угловой скорости; Последний использует свободный гироскоп для выходного сигнала углового смещения. Инерциальная навигационная система Jet не нуждается в платформе, структура проста, небольшой размер, легко поддерживается. Однако гироскопы и акселерометры были установлены непосредственно на самолете, что привело к плохим условиям работы и снижению точности прибора. Выход акселерометра системы - это компонент ускорения системы координат кузова, который должен быть преобразован компьютером в компонент ускорения навигационной системы координат, что приводит к большей вычислительной нагрузке.

Корректировка ошибок

Для получения данных о местоположении самолета необходимо интегрировать выход каждого измерительного канала инерциальной навигационной системы. Дрейф гироскопа приведет к увеличению погрешности измерения угла пропорционально времени, а постоянная ошибка акселерометра приведет к ошибке положения, пропорциональной квадрату времени. Это ошибка рассеяния (которая увеличивается с течением времени), которая может быть исправлена путем формирования трех отрицательных контуров обратной связи, а именно шуры, гироскопического компаса и Фурье, для получения точных данных о местоположении.

Схемы Шуры, гироскопические компасные схемы и схемы Фуко имеют характеристики незатухающих периодических колебаний. Поэтому инерциальные навигационные системы обычно сочетаются с радиосистемами, доплеровскими и астрономическими навигационными системами, чтобы сформировать высокоточную интегрированную навигационную систему, которая обеспечивает как затухание, так и коррекцию ошибок.

Точность навигации инерциальной навигационной системы тесно связана с точностью параметров Земли. Высокоточная инерциальная навигационная система требует эталонного эллипсоида для обеспечения параметров формы и гравитации Земли. Из - за таких факторов, как неравномерность плотности земной коры и топографические изменения, часто существуют различия между фактическими значениями параметров в различных точках Земли и расчетными значениями, полученными из опорных эллипсоидов, которые также являются случайными. Это явление называется гравитационной аномалией. Разрабатываемый гравитационный градиентометр может измерять гравитационное поле в реальном времени, обеспечивать параметры Земли и решать проблемы гравитационных аномалий.