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《导航技术基础》课程论文 1 惯性导航系统发展综述报告学号: 姓名: 摘要: 本文介绍了惯性导航系统的主要组成、基本原理、分类以及优缺点。列举了惯性导航系统在当前的主要应用领域及发展趋势。关键词: 惯性导航系统、陀螺仪、加速度计、 GPS 、《防务新闻》网站报道称,美军正在研制新型导航定位设备,以替代现在广泛使用的 GPS 卫星定位导航系统。 GPS 之所以被美军诟病,主要是由于该系统过于依赖脆弱的天基卫星系统。卫星在战时极易被干扰、破坏,或受到网络攻击,自身安全性难以得到有效保证。为有效解决 GPS 安全性问题和美军对精确定位、导航、授时服务的需求之间难以调和的矛盾,美军开始积极寻求 GP S 的替代品。据称,基于现代原子物理学最新成就的微型惯性导航技术是未来代替 GPS 的一个重要的技术解决方案。惯性导航系统是人类最早研发明的导航系统之一。早在 1942 年德国在 V-2 火箭上就率先应用了惯性导航技术。从 2009 年,美国国防部先进研究项目局就深入进行新一代微型惯性导航技术的研发与测试工作。据悉,这种新一代导航系统主要通过集成在微型芯片上的三个原子陀螺仪、加速器和原子钟精确测量载体平台相对惯性空间的角速率和加速度信息,利用牛顿运动定律自动计算出载体平台的瞬时速度、位置信息并为载体提供精确的授时服务。美军也对该系统的未来发展充满信心。安德瑞· 席克尔认为,就像 30年前人们没有预想到 GPS 会发展到目前如此程度一样,在未来 20年新一代微型惯性导航系统的发展程度也是无可限量的。从此报道中可以看出研究惯性导航技术的重要作用。( inertial navigation )是依据牛顿惯性原理,利用惯性元件(加速度计)来测量运载体本身的加速度,经过积分和运算得到速度和位置,从而达到《导航技术基础》课程论文 2 对运载体导航定位的目的。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。惯性导航涉及到控制技术、计算机技术、测试技术、精密机械工艺等多门应用技术学科,是现代高精尖技术的产物,但其基本定位原理并不复杂。 1942 年德国在 V2火箭上首先应用了惯性导航原理,即采用两台陀螺仪和一台横向加速度表,再加上一台模拟计算机来调整火箭飞行的方位。根据测量数据, 模拟计算发出信号调整 4个位于垂直尾翼上的外部方向舵来控制火箭的飞行。这是闭环导航系统的一个创新。二战结束之后,以冯?布劳恩为首的 500 多名德国火箭科学家,加上他们的设计图纸、实验设备都去了美国, 1945 年他们在德克萨斯的布利斯空军基地开始了在美国的火箭研制工作, 1950 年到达了阿拉巴马州的亨茨维尔市,继续从事火箭研究。在50年代早期,美国空军的西部研发中心邀请麻省理工学院(MIT) 的仪器仪表实验室(即后来的德雷伯实验室)设计一种独立的导航系统,该导航系统将安装在康维尔公司的新一代 Atlas 洲际弹道导弹上,在 MIT 该项目的负责人是吉姆?弗莱彻(Jim Fletcher) ,他后来成为 NASA 的负责人。Atlas 导航系统当中首先包含了机载自主导航系统与地基跟踪指挥系统。后来这两