浙江高速铁轨惯性导航INS

惯性导航系统（INS）惯性导航系统是以陀螺和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，该系统根据陀螺的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不只包括空中、地面，还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测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，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。惯性导航是一门涉及精密机械、计算机技术、微电子、光学、自动控制、材料等多种学科和领域的综合技术。浙江高速铁轨惯性导航INS

惯导系统由陀螺仪和加速度计两部分组成：1、陀螺仪有稳定指向一个方向的性质，并且不与外界的运动相关联。将这样的设备装在方向发生转动的物体上时，就可以测量出物体转动的角度。2、加速度计能够测出物体运动的加速度值，配合时间记录，根据s=（1/2）a*t^2即可计算出距离。三轴陀螺仪分别指向坐标轴中的xyz轴，在这三轴上再加上加速度计，就组成了惯性导航装置。通过三轴角度变化，三轴距离累计，就可以测量出物体在三维空间中的三轴位置移动，即三维空间位移，但是你会发现这样的装置只能测量出相对位移，即在时间记录中某两个时刻之间的位移。浙江高速铁轨惯性导航INS惯导具有输出信息不间断、不受外界干扰等独特优势。

惯性导航原理基于牛顿的惯性定律，所以惯性导航可以理解是利用加速度计测量出物体的加速度，然后乘以时间得到速度，然后再乘以时间就得到位移，从而确定物体的位置。另一方面，用陀螺仪测量物体的角速度，然后乘以时间得到角度，从而确定物体的朝向。惯性导航系统有着以下优点：1、隐蔽性好，因为它不向外发射信号，也不接收外部信号，所以不容易被发现；2、全天候，惯导系统不需要特定的时间或者地理因素，随时随地都可以运行；3、提供的参数多，比如GNSS卫星导航，只能给出位置，方向，速度信息，但是惯导同时还能提供姿态和航向信息；4、导航信息更新速率高，目前常见的GNSS更新速率为每秒1次，但是惯导可以达到每秒几百次更新甚至更高。

惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、不易受到干扰的自主式导航系统。惯导通过测量载体在惯性参考系的加速度，自动进行积分运算，获得载体的瞬时速度和瞬时位置数据，且把它变换到导航坐标系中，从而得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。其优势在于给定了初始条件后，不需要外部参照就可确定当前位置、方向及速度。适用于各种复杂地理环境和外界干扰下的精确定位和定向，且能不断测量位置的变化，精确保持动态姿态基准。随着经济建设对科学技术需要的提高，以及人们对惯性技术了解的不断普及和深入，惯性导航模块技术的应用领域已逐步发展到了民用，从导航/制导扩展到稳定/控制，并正在努力开发具有市场竞争力的新技术和新产品。惯导系统可以为运动载体提供位置、速度、姿态（航向角、俯仰角、横滚角）等信息。

加速度计是惯性导航系统的关键元件之一。依靠它对比力的测量，完成惯性导航系统确定载体的位置、速度以及产生跟踪信号的任务。载体加速度的测量必须十分准确地进行，而且是在由陀螺稳定的参考坐标系中进行。在不需要进行高度控制的惯导系统中，只要两个加速度计就可以完成以上任务，否则是应该有三个加速度计。加速度计的分类：按照输入与输出的关系可分为普通型、积分性和二次积分型；按物理原理可分为摆式和非摆式，摆式加速度计包括摆式积分加速度计、液浮摆式加速度计和挠性摆式加速度计，非摆式加速度计包括振梁加速度计和静电加速度计；按测量的自由度可分为单轴、双轴、三轴；按测量精度可分为高精度（优于10−4m/s2）、中精度（10-2m/s2–10-3m/s2）和低精度（低于0.1m/s2）。惯性导航的数据更新频率更高，可以提供高频率的定位结果输出。浙江高速铁轨惯性导航INS

惯性导航技术的原始应用都采用稳定平台技术。浙江高速铁轨惯性导航INS

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