北京高速铁轨惯性导航

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。推算导航的优点：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、可全天候、全球、全时间的工作于空中地球表面乃至水下。无人机惯性导航系统具有使用成本低，机动灵活，载荷多样性，用途普遍，操作简单，安全可靠等优点。北京高速铁轨惯性导航

惯性导航主要的应用：惯性导航产业较早起步于航天、航空、制导武器、舰船、战机等领域，随着电子技术的发展和商业价值的挖掘，惯性导航技术的应用扩展到车辆导航、轨道交通、隧道、消防定位、室内定位等民用领域，甚至在无人机、自动驾驶、便携式定位终端（如智能手机、儿童/老人定位追踪器等）中也被普遍应用。惯导系统为运动载体提供位置、速度、姿态（航向角、俯仰角、横滚角）等信息，不同应用领域对惯性元器件性能和惯导精度的要求各不相同。北京高速铁轨惯性导航惯性导航系统（INS）是一种自主式推算导航技术，不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量。

如何解决惯性导航系统使用过程中的误差分析？所有的惯性导航系统都会出现集成漂移的现象，测量的加速度和角速度时的微小误差，在速度逐步积累时会形成更大的误差，导致在位置测算上的误差加剧。因此，我们必须通过定期输入一些其他类型的导航系统的数据，以修正惯性导航系统中的位置信息。惯性导航系统的误差解决方法：通常是估计理论（尤其是卡尔曼滤波）,提供理论框架，结合来自不同传感器的信息。较常见的替代传感器是一种卫星导航广播（如全球定位系统可以在直接能见度高时用于各种地面交通工具）。室内应用程序可以使用计步器、距离测量设备,或其他类型的位置传感器。通过适当地将惯性导航系统（INS）和其他系统(GPS/INS)的信息融合，误差的位置和速度是可以稳定的。此外,当GNSS信号不可用（例如当车辆穿过隧道）时，惯性导航系统（INS）可以用作暂时性反馈。

惯性导航在自动驾驶定位系统中具有不可替代性。惯导具有输出信息不间断、不受外界干扰等独特优势，可保证在任何时刻以高频次输出车辆运动参数，为决策中心提供连续的车辆位置、姿态信息，这是任何传感器都无法比拟的。惯性导航系统是可以输出完备的六自由度数据的设备，惯导能够计算x,y,z三个维度的平动量（位置、速度、加速度）和转动量（角度、角速度），并可以通过观测模型，推测其他传感器状态的测量值，再用预测值和测量值的差用于加权滤波。若要获得实时的姿态角、方位角、速度和位置，惯导是比较好的选择。惯性导航具有哪些优势？

惯性导航的应用：惯性测量装置，包括加速度计和陀螺仪，又称惯性导航组合。前者是测量物体的加速度，后者又被叫做角速度传感器，是测量角速度的。利用这些装置的参数，计算并导航看起来似乎很简单，但是由于采样频率一般很高（一秒内几十甚至几百次），所以累加起来误差很容易扩大，所以长时间的导航仍然有很大的困难。但是在一定的前提下，短时间内的使用还是可行的。日常手机导航中，常常会出现隧道、高架、密林小路、高楼窄道等地段，导航突然不动了，直到车开到开阔地带，导航中的车位图标才突然跳过去，体验非常的不好。在失去位置的时候，导航软件知道速度、车辆的位置、行驶路线等信息。结合加速度传感器提供的加速度，可以根据二次积分的方式计算出加速度产生的位移，然后根据初始速度计算出速度产生的位移，进而推算出车辆新的位置。这样，在没有GNSS的情况下仍然可以继续导航了。惯性导航可以提供准确的导航和定位信息。北京高速铁轨惯性导航

惯性导航系统能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。北京高速铁轨惯性导航

目前，惯性导航分为两大类：平台式惯导和捷联式惯导。它们的主要区别在于，前者有实体的物理平台，陀螺和加速度计置于由陀螺定的平台上，该平台跟踪导航坐标系，以实现速度和位置解算，姿态数据直接取自于平台的环架；在捷联式惯导中，陀螺和加速度计直接固连在载体上。惯性平台的功能由计算机完成，故有时也称作“数学平台”，它的姿态数据时通过计算得到的。惯导有固定的漂移率，这样会造成物体运动的误差，因此长射程的武器通常会采用指令、GNSS等对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。比如中距空空导弹中段采用捷联式惯导+指令修正，以获取持续准确的位置参数。北京高速铁轨惯性导航

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