也許有朋友在自駕出游的路上駛?cè)肫У貐^(qū)時,會遇到車載導航系統(tǒng)的提示:“GPS信號丟失,已轉(zhuǎn)入慣性導航!”如果你不了解慣性導航,一定會一臉迷惑。其實車載導航系統(tǒng)遇到GPS衛(wèi)星信號丟失的情況,并不罕見。GPS目前在全球部署了24顆導航衛(wèi)星,接收機至少要接收到其中4顆衛(wèi)星發(fā)出的信號才能做出定位。所以當遇到建筑物、茂密樹木、金屬物等的遮蔽時,GPS就會出現(xiàn)無法搜星定位的情況。
這時,有的車載導航系統(tǒng)就會自動切換到慣性導航模式。我們拿空間中的運動體比如飛機來說。飛機的運動可以描述成兩類,一是質(zhì)心(指物質(zhì)系統(tǒng)上被認為質(zhì)量集中于此的一個假想點)的移動,也稱為線運動,相關(guān)聯(lián)的導航參數(shù)有飛行速度、位置等;另一類是飛機繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動,也稱為角運動,相應(yīng)的導航參數(shù)有飛機的姿態(tài)角和航向角等。慣性導航,是利用陀螺儀和加速度計這兩種慣性器件,去分別測出飛機相對于慣性空間的角運動信息和線運動信息,并在給定初始條件下,由計算機推算出飛機的姿態(tài)、航向、速度、位置等導航參數(shù)的自主式導航方法。牛頓力學定律是慣性導航的理論基礎(chǔ)。
現(xiàn)代比較常見的幾種導航技術(shù)中,只有慣性導航是自主的,既不向外界輻射東西,也不用看天空中的恒星或接收外部的信號,它的隱蔽性是最好的。
慣性導航,并不像大家所認為的那樣“不靠譜”,像國家的很多戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)武器,再如洲際飛行的民航飛機等,都必須依賴慣性導航系統(tǒng)或者慣導系統(tǒng)和其他類型的導航系統(tǒng)的組合。它的造價也比較昂貴,一臺導航級(即1小時誤差1海里)的慣導系統(tǒng)至少要幾十萬,而這種精度足夠波音747這樣的飛機使用了?,F(xiàn)在,隨著MEMS(微電子機械系統(tǒng))慣性器件技術(shù)的進步,商業(yè)級、消費品級的慣性導航才逐漸走進尋常百姓家。