Question

惯性导航的原理是什么?

Answer 1

惯性导航的基本工作原理：

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、角加速度，将它对时间进行一次积分，求得运动载体的速度、角速度，之后进行二次积分求得运动载体的位置信息，然后将其变换到导航坐标系，得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。

惯性导航主要由惯性器件计算实现，惯性器件包括陀螺仪和加速度计。一般来说，惯性器件与导航物体固连，加速度计测量物体运动的加速度，已知初始状态(速度和位置)，加速度不断积分就可以计算出每个时刻速度和位置，就是这么简单的道理计算出速度位置进行导航。

但是问题来了，陀螺仪是干嘛用的？这要从上述积分过程来讲，加速度直接积分是不对的，直接积分只能准确体现物理的线运动过程，对于角运动，并不可行。试想一下，一个物理在做向心运动，基本是在原地不动，直接积分向心加速度肯定不对。

地球是椭圆的，而且地球绕着太阳转，我们常说的导航都是对地球导航的，而惯性器件测量的是惯性空间的，一般来说，相对于太阳恒星的。

所以，在物体整个过程中，势必存在转动情况，这个转动过程就是陀螺仪来跟踪的。有了陀螺仪和加速度计，物体的平动和转动都有了测量量，剩下的就是对应积分运算，这样就可以计算出准确的速度位置量了，当然物体的姿态也是中间重要的计算量。