惯导,即惯性导航系统(Inertial Navigation System, 简称INS),是一种 利用惯性敏感器件进行自主导航的系统。它不依赖于外部信息,也不向外界辐射能量,具有自主性强、全天候工作、提供多种导航参数和短期精度高等特点。
惯导系统主要依赖于以下两个核心部件:
陀螺仪:
又称角速度传感器,负责感知并跟踪载体的角运动,确保在任何旋转或倾斜的情况下都能准确指向固定的方向。
加速度计:
像是一位敏感的“速度监测员”,测量载体沿各个方向的线性加速度,为计算速度和位置提供基础数据。
通过测量运动载体的加速度(惯性),并自动进行积分运算,可以获得其瞬时速度和瞬时位置数据。惯导系统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,从而得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
惯导系统广泛应用于航天器、飞行器、导弹、火箭等领域,以实现精确的导航和控制。根据结构和工作原理的不同,惯导系统主要分为平台式惯导系统和捷联式惯导系统两大类。捷联惯导系统(SINS)省去了复杂的机电平台,结构简单、体积小、重量轻、成本低、维护简单、可靠性高,并且可以通过冗余技术提高其容错能力。
总之,惯导系统是一种高度自主的导航技术,能够在各种复杂环境下提供精确的位置、速度和姿态信息。