于宏波 王旭東

摘 要：隨著當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們逐漸加強了對導(dǎo)航技術(shù)的關(guān)注，目前，慣性導(dǎo)航技術(shù)是頗受好評的導(dǎo)航技術(shù)之一，該技術(shù)不僅具有較強的隱蔽性，而且相較于其他的導(dǎo)航技術(shù)來說，慣性導(dǎo)航技術(shù)還能夠完整的獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，具有一定的自主性。本文先講述了常用的慣性儀表，然后講述了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的分類、慣性導(dǎo)航技術(shù)的實際應(yīng)用，最后闡述了慣性導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：發(fā)展;應(yīng)用;慣性導(dǎo)航技術(shù)

引言：慣性導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用主要是根據(jù)相應(yīng)的慣性原理，結(jié)合加速度計和陀螺儀等常用的導(dǎo)航硬件，利用信息技術(shù)等物理知識形成的導(dǎo)航參數(shù)解算技術(shù)，當(dāng)前慣性導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)在民事和軍事上得到了廣泛的應(yīng)用，而該技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上促進(jìn)了我國相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。

1 慣性儀表

1.1陀螺儀

陀螺儀有兩個特點，第一個特點是其具有進(jìn)動性，陀螺儀在受到外力的作用下，其內(nèi)部的陀螺轉(zhuǎn)子就會偏移原來的運動方向做出相應(yīng)的運動，另一個特點是陀螺儀具有一定的定軸性，如果陀螺儀在運動的過程中沒有外力作用的影響，那么陀螺儀轉(zhuǎn)子的運動方向?qū)呛愣ǖ?。根?jù)陀螺儀的這兩大特點，人們在使用陀螺儀的過程中，可以利用陀螺儀來測定相應(yīng)的運動方向。當(dāng)前，我國相應(yīng)的科研人員已經(jīng)將陀螺儀的實際運用情況進(jìn)行了分類，分別是三種狀態(tài)，靜電陀螺、激光陀螺和振動陀螺，而這三種陀螺在各個領(lǐng)域都已經(jīng)得到了廣泛的運用。

1.2加速度計

對于陀螺儀來說，加速度計是為了能夠獲取運動物體的加速度信息。一般情況下，如果我們假設(shè)加速度計一直保持垂直的狀態(tài)，那么則意味著運動物體在此過程中只受到自身重力的影響。而如果想要得知運動物體的加速度數(shù)值，那么就需要先測量運動物體的真實質(zhì)量，然后這樣就可以知道運動物體所受到的作用力，最后可以完成運動物體加速度的計算了。

2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的分類

一般情況下，人們都會根據(jù)導(dǎo)航坐標(biāo)系將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)分為以下兩種情況，第一種叫做捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，另一種叫做平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其中捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)主要是運用加速度計和陀螺儀，該慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用需要將加速度計和陀螺儀全部安裝到相應(yīng)的物體上，這樣就能夠直接計算出運動物體的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系數(shù)。另外，由于捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是運用數(shù)學(xué)方法來建立相應(yīng)的坐標(biāo)系的，所以這一導(dǎo)航系統(tǒng)往往不需要運用相應(yīng)的平臺，本身就具有一定的穩(wěn)定性，再加上其結(jié)構(gòu)簡單、體積小，所以在許多領(lǐng)域都得到了廣泛地應(yīng)用。但是由于捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)往往會涉及到較大的計算量，這就需要運用到高效的算法，否則該導(dǎo)航系統(tǒng)是無法正常使用的。而平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)主要是運用加速度計，將加速度計安裝在穩(wěn)定的平臺上，但是在此過程中這一穩(wěn)定的平臺自身需要陀螺儀進(jìn)行控制，只有這樣才能有效地保證這一平臺的穩(wěn)定性，同時導(dǎo)航坐標(biāo)系還需要與物理平臺保持水平一致，因為只有這樣才能夠展開相應(yīng)的導(dǎo)航。但是由于平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)本身具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大的不足，所以當(dāng)前平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)陸續(xù)被捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)所替代[1]。

3 慣性導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用

3.1慣性導(dǎo)航技術(shù)在軍事上的應(yīng)用

目前，慣性導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)在軍事上得到了有效的應(yīng)用。當(dāng)前，人們主要是通過運用分加速度計和陀螺儀制成兩個自由的陀螺儀來形成相應(yīng)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。其實在二戰(zhàn)期間，這一慣性導(dǎo)航系統(tǒng)就已經(jīng)得到了應(yīng)用，其主要應(yīng)用在導(dǎo)彈的制導(dǎo)上。而隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該慣性導(dǎo)航技術(shù)的性能也得到了提升，所以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)也越來越成熟，當(dāng)前已經(jīng)應(yīng)用于軍事上的戰(zhàn)斗機、飛行器以及激光瞄準(zhǔn)設(shè)備中，大大促進(jìn)了我國軍事領(lǐng)域的發(fā)展。

3.2組合導(dǎo)航技術(shù)

組合導(dǎo)航技術(shù)主要是通過在運動物體上安裝多個導(dǎo)航設(shè)備來為相關(guān)工作人員提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，而這種數(shù)據(jù)信息往往都是重復(fù)的。在這一情況下，相關(guān)工作人員就能夠充分地了解運動物體的速度、相對位置等要素，從而獲得更多的導(dǎo)航信息。而由于不同的導(dǎo)航設(shè)備之間存在一定的差異，所以選擇運用組合導(dǎo)航技術(shù)就能夠有效地補足導(dǎo)航設(shè)備存在的不足之處，不僅使獲得的數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確，而且還大大提升了信息的獲取速率?，F(xiàn)階段，將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS相結(jié)合是最為有效的導(dǎo)航方式，這是因為慣性導(dǎo)航技術(shù)抗干擾能力較強、傳輸信息速度較快，在一些GPS信號弱的山洞等地方可以有效地為運動物體提供相應(yīng)的導(dǎo)航信息，而GPS可以有效地矯正運動物體的移動位置等等，從而實現(xiàn)更加精確的定位[2]。

4 慣性導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展趨勢

當(dāng)前，許多導(dǎo)航技術(shù)都已經(jīng)被應(yīng)用于各個領(lǐng)域，未來慣性導(dǎo)航技術(shù)也會進(jìn)一步的發(fā)展，主要是為了滿足廣大群眾的實際需求。在未來，慣性導(dǎo)航技術(shù)會繼續(xù)在GNSS信號盲區(qū)或是更加復(fù)雜的環(huán)境中使用，為廣大群眾提供更加可靠、持續(xù)的定位服務(wù)。同時，該導(dǎo)航技術(shù)也會在民用市場得到應(yīng)用，而在這一領(lǐng)域的應(yīng)用會使慣性導(dǎo)航技術(shù)呈現(xiàn)出低成本、小型化的發(fā)展模式，例如在汽車中應(yīng)用慣性導(dǎo)系統(tǒng)。另外，相關(guān)的工作人員也可以利用新工藝和新材料來優(yōu)化陀螺儀和加速度計，使慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的性能可以不斷提升[3]。

5 結(jié)語

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)作為當(dāng)前唯一的一種全自主的導(dǎo)航系統(tǒng)，與其它技術(shù)具有無法替代的優(yōu)勢，所以慣性導(dǎo)航技術(shù)具有很高的研究價值，在未來也會陸續(xù)應(yīng)用到各個領(lǐng)域。因此，我們當(dāng)前要做的就是加強對慣性導(dǎo)航技術(shù)的研究和發(fā)展，使其能夠在未來為廣大群眾提供更加便利的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚鵬輝.慣性導(dǎo)航技術(shù)介紹及應(yīng)用發(fā)展研究[J].科技視界，2016：157+178.

[2]譚祖鋒.慣性導(dǎo)航技術(shù)的新進(jìn)展及其發(fā)展趨勢[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019：92.

[3]趙浩然，焦陽，王真亮.慣性導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J].科學(xué)與財富，2017：111-111.

作者簡介：

于宏波 （1982—）男，黨員，籍貫：吉林農(nóng)安，學(xué)歷：本科， 中國人民解放軍91412部隊，工程師，從事裝備修理管理工作。

王旭東（1982—）男，黨員，籍貫：江蘇鹽城，中國人民解放軍92236部隊 ，工程師，從事裝備修理管理工作。