惯性导航系统有哪些主要优点

惯性导航系统(INS，以下简称惯导)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。其工作环境不仅包括空中、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。

惯性导航系统(INS，Inertial Navigation System)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)的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯性导航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。

惯性导航系统属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角;加速度计用来测量运动体的加速度，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位移。现代比较常见的几种导航技术，包括天文导航、惯性导航、卫星导航、无线电导航等等，其中，只有惯性导航是自主的，既不向外界辐射东西，也不用看天空中的恒星或接收外部的信号，它的隐蔽性是最好的。

惯性导航，并不像大家所认为的那样“不靠谱”，像国家的很多战略、战术武器，再如洲际飞行的民航飞机等，都必须依赖惯性导航系统或者惯导系统和其他类型的导航系统的组合。它的造价也比较昂贵，像一台导航级(即1小时误差1海里)的惯导系统，至少要几十万，而这种精度的导航系统已足够配备在波音747这样的飞机上了。现在，随着mems(微电子机械系统)惯性器件技术的进步，商业级、消费品级的惯性导航才逐渐走进寻常百姓家 [1]。

惯性导航系统(INS，Inertial Navigation System [1])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)的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯性导航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。

INS(inertial navigation system)惯性导航，利用载体上的惯性敏感元件或设备，通过测量载体的运动加速度、角速度，推算载体的位置、速度和姿态角等参数进行导航的技术。

组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式导航系统。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪，又称惯性测量单元(IMU)。3个自由度陀螺仪用来测量运载体的3个转动运动;3个加速度计用来测量运载体的3个平移运动的加速度。计算机根据测得的加速度信号计算出运载体的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。按照惯性测量单元在运载体上的安装方式，分为平台式惯性导航系统(惯性测量单元安装在惯性平台的台体上)和捷联式惯性导航系统(惯性测量单元直接安装在运载体上);后者省去平台，仪表工作条件不佳(影响精度)，计算工作量大。

class="para"惯性导航系统属于一种推算导航方式.即从一已知点的位置根据连续测得的运载体航向角和速度推算出其下一点的位置.因而可连续测出运动体的当前位置。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测量轴稳定在该坐标系中并给出航向和姿态角;加速度计用来测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距离。

惯性导航系统有如下主要优点：

1)由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式系统，故隐蔽性好且不受外界电磁干扰的影响;

2)可全天侯全球、全时间地工作于空中地球表面乃至水下;

3)能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低;

4)数据更新率高、短期精度和稳定性好。

其缺点是：

1)由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差;

2)每次使用之前需要较长的初始对准时间;

3)设备的价格较昂贵;

4)不能给出时间信息。

惯导系统目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固态惯性仪表等多种方式。陀螺仪由传统的绕线陀螺发展到静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。激光陀螺测量动态范围宽，线性度好，性能稳定，具有良好的温度稳定性和重复性，在高精度的应用领域中一直占据着主导位置。由于科技进步，成本较低的光纤陀螺(FOG)和微机械陀螺(MEMS)精度越来越高，是未来陀螺技术发展的方向。

在汽车中，导航系统扮演着至关重要的角色，它能指引驾驶者精确地抵达目的地。接下来，我们将探讨几种常见的导航系统及其定位原理。

首先是GPS，也就是全球定位系统。它通过接收卫星发出的信号来测定地球上的具体位置。当你的设备接收到这些信号时，GPS接收器会进行一系列计算，从而得出你在地球上的准确坐标。

除了GPS之外，地磁导航也是一种常用的定位方法。它依赖于地球本身的磁场来进行定位。导航设备会检测地球磁场的强度和方向，并利用这些数据来确定设备当前的位置。

惯性导航系统，简称INS，则是通过传感器来测量物体的运动状态。这些传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计等。INS利用这些传感器收集的数据来计算物体在空间中的位置和移动速度。

此外，地图匹配技术也是一种基于地图数据的定位手段。它通过将你的设备地理位置与地图上的坐标点进行对应，以实现精确的定位。这项技术特别适用于室内导航以及混合导航系统中。

还有一种广泛应用的定位方法是无线网络定位。它利用无线网络信号来确定设备的位置。通过测量你的设备与周围无线网络基站之间的距离，系统可以估算出你所在的大致位置。这种方法在室内和室外环境中都非常实用。