1、慣性導(dǎo)航的理論依據(jù)
說到慣性導(dǎo)航的理論依據(jù),那就不得不提牛頓對慣性導(dǎo)航的貢獻(xiàn)!慣性導(dǎo)航里用到的兩個(gè)重要工具:牛頓第二定律和微積分都與牛頓有著密不可分的聯(lián)系。
牛頓第二定律告訴我們:dv/dt=a,而路程與時(shí)間的關(guān)系也顯而易見:ds/dt=v,這樣就將路程與加速度聯(lián)系在了一起。路程與速度都不能直接測量,但加速度可以,只要有加速度,就能知道每時(shí)每刻的路程了。
但是現(xiàn)實(shí)情況不是一維,而是三維立體空間。怎么辦呢?這時(shí)候我們需要知道角度的變化情況。因此,我們還需要一個(gè)角度加速度計(jì)(陀螺儀)。陀螺儀的發(fā)明也離不開牛頓的功勞,正是他研究了高速旋轉(zhuǎn)剛體的力學(xué)問題,才為后人提供了發(fā)明陀螺儀的理論研究。陀螺儀再加上加速度計(jì),就是慣性導(dǎo)航的傳感器部分了。
這樣,運(yùn)動(dòng)路徑就和傳感器可測得的加速度、角加速度這兩個(gè)量聯(lián)系在了一起。慣性導(dǎo)航就是通過測量這兩個(gè)瞬時(shí)變量,在經(jīng)過一系列公式運(yùn)算,就可以將運(yùn)動(dòng)路徑完完整整的計(jì)算出來了。
2、慣性導(dǎo)航的優(yōu)勢
1)慣性導(dǎo)航定位不需要外源信息
慣性導(dǎo)航可以說是個(gè)老古董了,但在今天其地位依舊不可動(dòng)搖。不管是衛(wèi)星導(dǎo)航,還是無線電導(dǎo)航,都受限于外源信息。一旦衛(wèi)星不可用,沒有了導(dǎo)航臺,那么這些導(dǎo)航系統(tǒng)就完全癱瘓了。
但慣性導(dǎo)航完全不需要借助外源的信息。它用于計(jì)算的初始數(shù)據(jù)來自自身,既不受外界干擾影響,也不向外發(fā)送任何信號,更不用借助任何其他設(shè)備,所以,慣性導(dǎo)航多用于軍事上。
2)慣性導(dǎo)航定位的連續(xù)性
其他的導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位時(shí)是一個(gè)個(gè)點(diǎn),而慣性導(dǎo)航的地位卻是連續(xù)的曲線,這也是一大優(yōu)勢。
3、慣性導(dǎo)航的局限
當(dāng)然了,之所以會(huì)出現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航,還是因?yàn)閼T性導(dǎo)航的確定了。比起其他導(dǎo)航,慣性導(dǎo)航有一個(gè)較大的局限:積累誤差。MCU的運(yùn)算都是量化的,難免會(huì)有誤差,而慣性導(dǎo)航更是持續(xù)計(jì)算,積累起來的誤差有時(shí)會(huì)達(dá)到不可接受的地步,解決這個(gè)問題的辦法通常就是補(bǔ)償和修正:每隔一段時(shí)間重新調(diào)整一下位置、速度、角速度這些量進(jìn)行校正。
4、慣性導(dǎo)航的應(yīng)用前景
慣性導(dǎo)航在現(xiàn)在應(yīng)用較多的是把慣性導(dǎo)航和GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航結(jié)合在一起,做成組合導(dǎo)航來使用。比如GPS/北斗+慣性導(dǎo)航一體車載組合導(dǎo)航系統(tǒng)。
這樣,在外界比較開放的環(huán)境中,可以使用GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航和定位;在樹蔭下、高樓群、高架橋、山間隧道、地下停車場等衛(wèi)星信號較弱甚至消失的場合,可以自動(dòng)切換至慣性導(dǎo)航來提供精準(zhǔn)的導(dǎo)航和定位信息。
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