惯导原理

惯性导航与其它导航方案的根本不同之处在于其导航原理是建立在牛顿力学定律(惯性定律)基础上的，这也是惯性导航系统的由来，下面简称为“惯导系统”。牛顿惯性定律是指，物体保持静止或原来的运动状态不变，直到受到外力作用。该定律还告诉我们，外力将对物体产生一个成比例的加速度。加速度可用加速度计测定，加速度计的输出经过一次积分得到速度，二次积分得到位置。一个惯性系统一般含有3个加速度计，每个加速度计可以检测单一方向的加速度，其安装通常是让它们的敏感轴相互垂直。

牛顿力学定律是在惯性空间内成立的，故利用“推算法”计算出载体的速度和位置，需要知道惯性坐标系下的载体加速度。惯性坐标系是绝对静止或者匀速直线运动的坐标系。实际中直接测量在惯性坐标系下的加速度较为困难，故测量一个称为“导航坐标系”下的加速度。“导航坐标系”跟“惯性坐标系”具有一个旋转关系，可以很容易地将“导航坐标系”下的加速度分解到“惯性坐标系”下，进而求出速度和位置。测量“导航坐标系”下的加速度，最简单的方式是将3个加速度计分别与“导航坐标系”三个轴重合，而载体与“导航坐标系”的相对位置一直在发生变化，需要不断跟踪“导航坐标系”，使得加速度计一直与“导航坐标系”的轴重合。实际中通过一个“平台”来实现跟踪“导航坐标系”，即“平台”为加速度计提供一个准确的安装基准和测量基准，并将惯性敏感器件与载体的角运动隔离开来，以保证不管载体姿态发生多大变化，“平台”将始终与“导航坐标系”重合，三个加速度计的空间指向是不变的。例如，某些飞机上的惯导系统要求这个稳定“平台”在方位上要对正北向，在平面上要和当地水平面平行，使“平台”的三个轴正好指向东、北、天三个方向。能够实现这一要求的，主要靠陀螺仪。陀螺仪是惯导系统中的核心器件，是一种角速率敏感器件，能给出载体相对于惯性坐标系的转动角度，通过其给出的角度调整“平台”，使得“平台”跟随“导航坐标系”。而这种“平台”有物理式平台和数学式平台两种，对应的惯导系统称为平台惯导系统和捷联惯导系统。

平台惯导系统将惯性测量装置直接安装在惯性平台的台体上，为物理式平台。加速度计固定在平台上，其敏感轴与平台轴平行，平台的三根稳定轴模拟一种导航坐标系。根据陀螺仪测量出的角度，平台借助于稳定回路和修正回路来模拟导航坐标系，通过框架系统和载体的转动隔离。