2020年03月29日(ri)

導航的概(gai)念首(shou)先起源于航海事業,其最(zui)初的含義是引導運載體從一個地點(dian)航行到(dao)另(ling)一個地點(dian)的過程。隨著時代(dai)的變(bian)遷、近現代(dai)科學技(ji)術的發展、運載工具(ju)的種類增多,“導航”的概(gai)念也大大擴展。導航,就是引導航行,確定(ding)航行提運動到(dao)什麼地方和(he)向何方向運動的意思。于是,多傳感器組合導航系統成(cheng)為導航系統的發展趨勢,且已成(cheng)為倍受人們關(guan)注的熱門領域(yu),並在(zai)軍事領域(yu)、空間技(ji)術領域(yu)得到(dao)廣泛應用。多傳感器組合導航系統中,應用最(zui)為廣泛就是GPS/慣性導航系統(也稱為GPS/INS組合導航系統)。


一、GPS導航系統簡介(jie)

1958年美國(guo)軍方研制子(zi)午衛星導航系統(NNSS),于1958年投(tou)入使用。但是該系統定(ding)位時觀(guan)測時間長(chang)、定(ding)位精(jing)度低,無法(fa)實時、連(lian)續的進(jin)行定(ding)位,限制性很(hen)大。為了實現高精(jing)度qu)   省? 旌hou)、多功(gong)能(neng)的連(lian)續導航jie)?ding)位,于是20世紀70年代(dai),由美國(guo)陸海空三軍聯合研制的新一代(dai)衛星定(ding)位系統GPS應運而生。


GPS全球(qiu)定(ding)位衛星系統有以(yi)下(xia)優點(dian)︰

1、定(ding)位精(jing)度高。利用GPS系統可以(yi)獲得動態(tai)目標(biao)的高精(jing)度坐標(biao)、速度和(he)時間信息,在(zai)較大空間尺度上對靜態(tai)目標(biao)可以(yi)獲得10-6~10-7的相對yuan)ㄎ瘓jing)度qu)K孀偶ji)術水平的提高,定(ding)位精(jing)度還(huai)將(jiang)進(jin)一步提高。


2、觀(guan)測時間短,可以(yi)實現實時定(ding)位。


3、全球(qiu)範圍(wei)內連(lian)續覆(fu)蓋(gai)。隨著衛星數目的增多,可以(yi)保證地球(qiu)上(包括(kuo)水面和(he)空中)任何地點(dian)在(zai)任何wen)奔潿寄neng)觀(guan)測到(dao)至少(shao)4顆衛星,從而保證全球(qiu)範圍(wei)內的全天候(hou)連(lian)續三維定(ding)位。


4、適應性強。可在(zai)各(ge)種惡劣環境中工作(zuo),可以(yi)24小時工作(zuo)。而且無論是高山,深谷,GPS都能(neng)夠huai)?zuo)。


隨著科學技(ji)術的飛速發展,尤其是美國(guo)取(qu)消SA限制以(yi)後(hou),其定(ding)位精(jing)度和(he)可靠性za)辛撕hen)大的提高。盡(jin)管GPS具(ju)有較高的精(jing)度和(he)較低的成(cheng)本,且具(ju)有很(hen)好的長(chang)期穩(wen)定(ding)性。但也存在(zai)下(xia)述缺點(dian)︰


1、GPS衛星星座對地球(qiu)覆(fu)蓋(gai)還(huai)不完善,尤其是中緯度地區,存在(zai)著所謂(wei)的“間隔區”;


2、GPS高動態(tai)性能(neng)較差。GPS接(jie)收機的工作(zuo)受飛行器機動的影響,當飛行器的機動超過GPS接(jie)收機的動態(tai)範圍(wei)時,接(jie)收機會失鎖,從而不能(neng)工作(zuo),或(huo)者動態(tai)誤差太大,超過允許值就不能(neng)使用。


3、GPS接(jie)收機必須接(jie)收到(dao)衛星信號(hao)才能(neng)夠進(jin)行定(ding)位、導航,在(zai)有遮擋的情況(kuang)下(xia)不能(neng)使用(如(ru)室內、水下(xia)、地下(xia)等)。

由于上述不足,因(yin)此目前的GPS系統在(zai)高可靠性的領域(yu),還(huai)只能(neng)作(zuo)為一種輔助導航設備(bei),而不能(neng)作(zuo)為唯一的導航設備(bei)使用,制約(yue)了其進(jin)一步的發展。


二、慣性導航系統(INS)簡介(jie)


慣性導航系統的工作(zuo)機理是建(jian)立在(zai)牛頓經典(dian)力學的基礎上的,它是一種自(zi)助式的導航方法(fa)。它完全依靠機載設備(bei)自(zi)主地完成(cheng)導航任務,不需要(yao)外界任何電磁信號(hao),也不向外部輻射能(neng)量,可以(yi)yuan)懶 鱸靨宓淖頌tai)、速度和(he)位置信息,抗外界干(gan)擾能(neng)力很(hen)強,因(yin)此具(ju)有很(hen)好的隱蔽性。


目前純粹的慣性導航系統已經可以(yi)滿足中近程導航精(jing)度的要(yao)求,但是還(huai)不能(neng)滿足遠(yuan)程導航以(yi)yue)拔淦魍tou)擲、偵(zhen)察、反潛等更高精(jing)度的導航要(yao)求。主要(yao)是由于慣性導航系統存在(zai)誤差積累、漂移大的特點(dian),定(ding)位誤差會隨時間的延(yan)續不斷增大。因(yin)此,長(chang)時間的導航時需要(yao)提供校正(zheng)用的外部信息。這(zhe)些局限性決(jue)定(ding)了慣導不能(neng)夠長(chang)時間準確的工作(zuo),而這(zhe)恰好是GPS具(ju)備(bei)的。


三、GPS/INS組合系統的組成(cheng)


將(jiang)GPS與(yu)慣性導航組合成(cheng)一個系統的主要(yao)目的就是為了提高導航的精(jing)度和(he)可靠性能(neng)。這(zhe)種組合的方式,克(ke)服了各(ge)自(zi)的缺點(dian),取(qu)長(chang)補短,使綜合後(hou)的導航精(jing)度高于兩個系統單獨工作(zuo)的精(jing)度,實現了在(zai)高動態(tai)和(he)強干(gan)擾的復雜(za)環境下(xia)實時、高精(jing)度的導航定(ding)位,是一種比較完善的導航系統。


主要(yao)優勢體現在(zai)︰

1、改善系統精(jing)度qu)6雜(za)詮叩枷低晨梢yi)實現慣性傳感器的校準、慣導系統的空中對準、高度通道的穩(wen)定(ding)等,從而有效的提高慣導系統的性能(neng)和(he)精(jing)度;


2、加強系統的動態(tai)性能(neng)和(he)抗干(gan)擾能(neng)力。對za)PS全球(qiu)定(ding)位系統,慣導系統的輔助可以(yi)提高其跟蹤衛星的能(neng)力,提高接(jie)收機的動態(tai)性能(neng)和(he)抗干(gan)擾性,提高可靠性。同時提高了GPS接(jie)收機開機時信號(hao)的快(kuai)速捕(bu)獲能(neng)力和(he)由于姿態(tai)機動(遮擋)所引起信號(hao)丟失之後(hou)的在(zai)捕(bu)獲性能(neng)。


3、實現一體化,減小非(fei)同步誤差。GPS/INS組合系統可以(yi)實現一體化,把GPS接(jie)收機放入慣導部件(jian)中,可以(yi)使系統的體積、重量和(he)成(cheng)本進(jin)一步減小,且便于實現慣導和(he)GPS的同步,減小非(fei)同步誤差。


總之,GPS/INS組合系統可以(yi)構成(cheng)一種比較理想的導航系統,是目前導航技(ji)術發展的主要(yao)方向。


四、GPS/INS組合系統的發展趨勢

GPS/INS組合系統作(zuo)為導航系統的一個重要(yao)組成(cheng)部分,已經成(cheng)為國(guo)際上的一個研究熱點(dian),尤其是低成(cheng)本的GPS/INS組合導航系統。一些主要(yao)的慣導制造廠家紛紛投(tou)入力量研制GPS/INS組合導航系統中來(lai)。


目前GPS/INS組合系統的發展趨勢為︰1、提高GPS系統的抗干(gan)擾性能(neng),提高GPS/INS組合制導的可靠性;2、研制新型INS系統,從而提高GPS/INS組合制導的精(jing)度;3、研究數據融合技(ji)術,進(jin)一步提高GPS/INS組合制導的性能(neng)。


雖(sui)然GPS/INS組合系統還(huai)在(zai)研究發展中,但是GPS/INS組合系統中的GPS與(yu)INS是互補的、互相提高的一種組合集(ji)成(cheng)系統,其定(ding)位精(jing)度高、可靠性好、性能(neng)強,系統的優勢明顯,應用領域(yu)更寬(kuan)廣,將(jiang)會是導航研究的一個重點(dian)方向。


新聞(wen)中心


衛星/慣性組合導航系統及其發展歷(li)程

上一主題︰

下(xia)一主題︰

本網站(zhan)由阿里雲提供雲計算及安全服務
5分11选5 | 下一页