惯性导航技术在导航界不可或缺,惯导RTK就是例子

2019-12-27
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  惯性导航系统是最早发明的导航系统之一。后来惯导系统通过集成在微型芯片上的原子陀螺仪、加速器和原子钟精确测量载体平台相对惯性空间的角速率和加速度信息,利用牛顿运动定律自动计算出载体平台的瞬时速度、位置信息并为载体提供精确的授时服务。19年,惯导RTK这个词频繁出现在日常测量中,打着60°倾斜测量+失去信号也能精确定位的口号,吸引了无数测工强势围观。


  惯性导航在当今社会中起到了很大的作用,不管是军事用途还是民用发面,或是每个人的贴身用品里都离不开惯性导航、IMU等定位定姿的系统,从军事角度出发飞机的航行导弹的飞行定位、潜艇的定位航行、汽车的无信号区导航、单兵系统的指示导航都离不开惯导系统的应用。


  惯性导航系统也称作惯性参考系统,是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量(如无线电导航那样)的自立式导航系统。其作业环境不只包括空中、地上,还可以在水下。惯性导航的根本作业原理是以牛顿力学定律为根底,通过丈量载体在惯性参考系的加速度,将它对时间进行积分,且把它变换到导航坐标系中,就可以得到在导航坐标系中的速度、偏航角和方位等信息。惯性导航系统归于计算导航方法,即从一已知点的方位根据接连测得的运动体航向角和速度计算出其下一点的方位,因而可接连测出运动体的当时方位。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系,使加速度计的丈量轴稳定在该坐标系中,并给出航向和姿势;加速度计用来丈量运动体的加速度,经过对时间的一次积分得到速度,速度再经过对时间的一次积分即可得到间隔。


  惯性测量装置,包括加速度计和陀螺仪,又称惯性导航组合。前者是测量物体的加速度,后者又被叫做角速度传感器,是测量角速度的。利用这些装置的参数,计算并导航看起来似乎很简单,但是由于采样频率一般很高(一秒内几十甚至几百次),所以累加起来误差很容易扩大,所以长时间的导航仍然有很大的困难。


  在失去位置的时候,导航软件知道速度、车辆的位置、行驶路线等信息。结合加速度传感器提供的加速度,可以根据二次积分的方式计算出加速度产生的位移,然后根据初始速度计算出速度产生的位移,进而推算出车辆最新的位置。这样,在没有GPS的情况下仍然可以继续导航。


  总结来看,惯性技术以其固有的独立特性和无可替代的优势,在GPS替补系统解决方案中占据重要地位,成为重点发展的核心部分。惯性技术无论对国防还是工业乃至个人消费品都发挥很大作用,对于高精度、微小型化和低成本的导航技术的需求与日俱增,体系化发展高精度惯性技术,加大对新兴惯性技术的研发力度,促进产学研的有效衔接,对惯性技术的大步发展具有重要意义。对RTK技术,也将带来质的提升。


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