平台式慣性導航系統

系統簡介

平台式慣性導航系統是將陀螺儀和加速度等慣性元件通過萬向支架角運動隔離系統與運動載物固聯的慣性導航系統。

分類

一、慣性導航的分類

1、平台式慣導：三軸陀螺穩定平台，加速度計固定在平台上，其敏感軸與平台軸平行，平台的三根穩定軸模擬一種導航坐標系。

優點：直接模擬導航坐標系，計算比較簡單；能隔離載體的角運動，系統精度高。

缺點：結構複雜，體積大，製作成本高。

2、捷聯式慣導：無穩定平台，加速度計和陀螺儀與載體直接固定。載體轉動時，加速度計和陀螺儀的敏感軸指向也跟隨轉動。陀螺儀測量載體角運動，計算載體姿態角，從而確定加速度計敏感軸指向。再通過坐標變換，將加速度計輸出的信號變換到導航坐標繫上，進行導航計算。

優點：無平台，架構簡單，體積小，維護方便。

缺點：慣性元件直接裝在載體上，環境惡劣，對元件要求較高；坐標變換中計算量大。

3、平台式慣導分類

（1）半解析式：又稱當地水平慣導系統，系統有一三軸穩定平台，台面始終平行當地水平面，方向指地理北（或其它方位）。陀螺和加速度計放置平台上，測量值為載體相對慣性空間沿水平面的分量，需消除地球自轉、飛行速度等引起的有害加速度後，計算載體相對地球的速度和位置。主要用於飛機和飛航式飛彈，可省略垂直通道加速度計，簡化系統。

（2）幾何式：該系統有兩個平台，一個裝有陀螺相對慣性空間穩定；另一個裝有加速度計，跟蹤地理坐標系。陀螺平台和加速度計平台間的幾何關係可確定載體的經緯度，故稱幾何式慣導系統。主要用於船舶和潛艇的導航定位。精度較高，可長時間工作，計算量小，但平台結構複雜。

（3）解析式：陀螺和加速度計裝於同一平台，平台相對慣性空間穩定。加速度計測量值包含重力分量，在導航計算前必須先消除重力加速度影響。求出的參數是相對慣性空間，需進一步計算轉換為相對地球的參數。平台結構較簡單，計算量較大，主要用於宇宙航行及彈道式飛彈。

慣導系統

指北方位慣導系統

指北方位慣導系統是平台慣導中最基本的類型。陀螺平台建立的理想坐標系與地理坐標系完全重合。這樣的平台需用一個三軸平台，並對兩個水平軸進行舒勒調諧和積分修正控制其在水平面內，對方位軸系統試以控制信號使其指向北方。

自由方位慣導系統

自由方位慣導系統是指其方位軸指向慣性空間的某一個方向，可以和北向成任意夾角。平台的台面仍要保持在當地的水平面內。這樣，平台上的方位陀螺將不施加控制信號，只給使控制平台保持在當地水平面內的陀螺施加控制指令。它克服了指北平台實現方位施距及方位穩定迴路設計困難的確定。

自由方位慣導系統的導航參數計算要比指北方位慣導系統麻煩一些。原因是平台坐標系的方位與地理坐標系方位存在一個自由角度，所以導航計算中增加了坐標轉換計算的工作量。

遊動方導慣導系統

遊動方位慣導系統，與自由方位類似，使平台的台面處於當地水平面，方位軸只跟蹤地球自轉的分量。

平台式慣導系統初始對準原理

由慣導系統原理可知，飛機的速度和位置是由測得的加速度經過積分而得到的。要進行積分，必須知道初始條件，如初始速度和位置。初始條件（如初始速度和位置）的引入是容易的在靜基座（地面）情況下，初始速度為零，初始位置為當地的經緯度。在動基座情況下，初始條件一般由外界提供。給定初始速度和位置的操作也較簡單，只要將這些數值通過控制顯示器送入計算機即可。