惯导系统

1 惯导系统核心组成部分

1.1 惯性测量单元（Inertial Measurement Unit）

1.1.1 功能

直接测量载体的运动参数

1.1.2 组成

• 加速度计：用于测量载体在三个正交方向上的线加速度
• 陀螺仪：用于测量载体绕三个轴的角速度（俯仰、横滚、偏航）
• 磁力计（非必须）：用于测量地球磁场，辅助确定载体的方位角

1.2 导航计算机

1.2.1 功能

接收 IMU 采集到的原始数据，解算出载体的导航参数

1.2.2 子功能

• 积分运算：对加速度计测得的加速度进行一次积分得到速度，二次积分得到位置变化量。对陀螺仪测得的角速度进行积分得到姿态角变化量
• 坐标系变换
• 有害加速度补偿：从加速度计信号中扣除重力加速度、哥氏加速度和向心加速度等，提取出载体真正的运动加速度
• 误差补偿

2 陀螺仪

2.1 光纤陀螺仪

2.1.1 原理

在多匝光纤线圈中，两束沿相反方向传播的激光发生干涉，其干涉条纹的移动与光路旋转的角速度成正比

2.1.2 优点

结构简单、动态范围宽、耐冲击、启动快、可靠性高、直接数字输出，并且不需要精密加工的光学谐振腔和反射镜

2.1.3 性能

精度最高可到 0.01°/h

2.2 微机械陀螺仪

2.2.1 原理

基于科里奥利力 (Coriolis Force)。驱动质量块在一种模式（驱动模态）下振动，当有角速度输入时，会在另一种模式（检测模态）下产生与角速度成正比的振动，通过检测该振动来测量角速度

2.2.2 优点

尺寸极小、重量极轻、成本极低、功耗低、可靠性高、抗冲击性强、易于批量生产

• 但是精度相对较低、误差随时间累积

2.2.3 性能

目前工程化产品的零偏稳定性已达到 50°/h，在温控条件下可达 1°/h