慣性導航
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
慣性導航的實例教程
無人機飛控三大算法：
捷聯式慣性導航系統
卡爾曼濾波算法
飛行控制PID算法
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捷聯式慣性導航系統
說到導航，不得不說GPS，他是接受衛星發送的信號計算出自身位置的，但是當GPS設備上方被遮擋后，GPS設備無法定位了。比如在室內、隧道內、地下等場所，基本收不到GPS信號。
另一種導航方式是不依賴外界信息的，這種導航叫做慣性導航。
那什么是慣性導航呢？它就是利用載體上的加速度計、陀螺儀這兩種慣性元件，去分別測出飛行器的角運動信息和線運動信息，與初始姿態、初始航向、初始位置一起交給計算模塊，由計算模塊推算出飛機的姿態、速度、航向、位置等導航參數的自主式導航方法。
慣性導航系統又分為平臺式慣性導航和捷聯式慣性導航。
1）平臺式慣性導航
早期的慣性導航系統都是平臺式的，平臺式慣導有實體的物理平臺，陀螺儀和加速度計置于由陀螺穩定的平臺上，該平臺跟蹤導航坐標系，以實現速度和位置解算，姿態數據直接取自于平臺的環架。
優點：直接模擬導航坐標系，計算比較簡單；能隔離載體的角運動，系統精度高。
缺點：結構復雜，體積大，制作成本高。
2）捷聯式慣性導航
還有另一種捷聯式慣性導航，捷聯的英文原義是“捆綁”的意思。因此捷聯式慣性導航也就是將慣性測量元件，包括陀螺儀和加速度計，直接裝在需要姿態、速度、航向等導航信息的主體上，用計算機的測量信號變換為導航參數。
優點是沒有平臺，架構簡單，體積小，維護方便。
展開 在光纖陀螺的理論精度上，隨機游走系數可達10-6°/h1/2以內，長時間零偏穩定性指標可達10-6°/h以內，零偏重復性精度更高（理論上為0），相應可滿足慣性導航系統3個月乃至更長時間的導航需要。不僅如此，高精度光纖陀螺高精度和高敏感性，其應用也已延伸到度量學、地震學、結構傳感以及慣性測試設備校準等領域。
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【作者簡介】文/王鵬飛 林媛，分別來自海裝駐上海地區第二軍事代表室和中國人民解放軍92001部隊。第一作者王鵬飛，男，碩士研究生，高級工程師，研究方向為慣性導航；第二作者林媛，女，工程師，研究方向為信息通信保障。文章來自《艦船電子工程》（2020年第12期），參考文獻略，用于學習與交流，版權歸作者及出版社共同擁有，轉載也請備注由“溪流之海洋人生”微信公眾平臺編輯與整理。。
展開 軍事宇航網站2022年1月10日報道，近日，霍尼韋爾公司推出兩款新型韌性導航系統：霍尼韋爾緊湊型慣性導航系統和霍尼韋爾雷達測速系統，用于中小型無人機的商業和軍事航空應用，特別是超視距任務。
這些系統與霍尼韋爾合作伙伴InfiniDome的抗干擾系統GPSdome一起，專為需要尺寸小、重量輕和功耗低的可靠導航解決方案的商業和軍事用戶而設計。這些系統將提供多層保護，即使在全球導航衛星系統（GNSS）受到挑戰或被拒止的環境中也能持續運行。
在全球范圍內，基于GNSS的系統已經成為空中、陸地和海上載具的主要導航手段。然而，這導致有意、無意干擾（包括干擾和欺騙）顯著增加。現在的系統必須能夠處理信號中斷，并保持關鍵導航授時能力隨時可用。霍尼韋爾的韌性導航理念旨在通過結合GNSS抗干擾、慣性導航和替代導航系統實現多層韌性。
InfiniDome公司的GPSdome是一款小型附加設備，可提供第一層抗GNSS干擾保護，確保低功耗干擾條件下持續運行，并能夠在GPS受到挑戰的環境下實現至關重要的首次GPS鎖定。GPSdome與任何現用GNSS接收機和天線兼容。霍尼韋爾在2021年8月與InfiniDome簽署了合作協議，共同開發和交付GPS信號保護系統。
新的霍尼韋爾緊湊型慣性導航系統大約有一副撲克牌大小，使用戰術級慣性傳感器向商業和軍事用戶提供精確位置信息。這第二層韌性提供了在較短GNSS中斷期間進行導航的能力。這在GNSS可用性時斷時續的城市峽谷或抗干擾系統不足的強干擾環境中特別有用。
霍尼韋爾雷達測速系統是一種小型、輕型、低功耗雷達導航輔助系統。
展開 不著急，我們還有一種方式定位，IMU慣性導航定位，專門就是用來應對這些場景的。
IMU實現不依賴外部信息的自主導航 慣性導航
IMU即慣性策略單元，是組成慣性導航系統的設備單元， 是組成慣性導航系統的設備單元，由陀螺儀、加速計、算法處理單元三部分組成。陀螺儀與加速計分別測量角度、加速度信息。不依靠外界的信息輸入，慣性導航系統可以向自動駕駛汽車提供航向、姿態、速度、位置等導航參數， 是高精定位不可或缺的一部分。IMU提供信息的維度稱為自由度(DOF) ， 三軸(x軸、y軸、z軸) 陀螺儀加三軸加速計， 組成六自由度IMU， 也稱六軸IMU。再加上用于測量相對于地球磁場方向的三軸磁強計組成九自由度IMU， 也稱九軸IMU。IMU提供的信息與汽車輪速記、方向盤轉角等信息有重疊， 為自動駕駛汽車感知方位與姿態提供冗余信息。
有點難懂，我們從網上找到比較簡單容易理解的方式；
當我們晚上回到家，發現家里停電時，眼睛在黑暗中什么都看不見的情況下，只能根據自己的經驗，極為謹慎地走小碎步，并不斷用手摸周圍的東西（比如冰箱），用以確定自己所在的位置。
IMU的原理和黑暗中走小碎步很相似。
在黑暗中，由于自己對步長的估計和實際走的距離存在誤差，走的步數越來越多時，自己估計的位置與實際的位置相差會越來越遠。
就像下圖所示。
走第一步時，估計位置（黑人所在位置）與實際位置（白人所在位置）還比較接近；但隨著步數增多，估計位置與實際位置的差別越來越大。
圖中的小人只朝一個方向移動，是一維的。
展開 自動駕駛依賴高精度地圖技術、差分GPS技術和慣性導航來實現厘米級定位，可滿足室外的需求。但GPS/GNSS存在高速行駛信號時延和信號遮擋問題，同時慣性導航長時間內又會存在較大的累計誤差，成為自動駕駛高精度定位的瓶頸。正因如此，超寬帶UWB定位技術進入了人們的視野，成為彌補GPS和慣性導航在復雜環境及室內無法定位的不足，保證自動駕駛室內外一體化的高精度定位技術首選。
通過采用UWB定位以作為一種觀測手段，并輔助激光雷達評估行駛過程中位置和姿態，實現自動駕駛實際運行的可靠性。在UWB定位系統的布設中，基站采用無需聯網離線供電安裝，通過標簽直接解算相對坐標（轉換為WSG84坐標）提供給ECU，可與GPS信號無縫融合，作為自動駕駛“室內GPS”的可靠位置數據源。
通過產品架構創新、融合算法等實現了UWB定位技術在自動駕駛領域的可用性：
1. 廣播式發射，分布式解算；
2. 定位系統無容量限制；
3. 定位響應時延大大縮短；
4. 拓撲結構等同GPS/GNSS；
5. 實現UWB定位與GPS/GNSS定位無盲區的切換；
6. 車輛定位精度達到厘米級；
7. 可開發位置大數據云平臺，實現定位數據實時上云；
8. 定位基站全無線同步連接。
若要實現UWB定位技術在自動駕駛領域的大規模落地應用，前提是需要進行定位基站等基礎設施的建設，建設成本可觀。而“新基建”則成為UWB定位基站大量布設的良好契機，UWB定位技術可有效地針對5G小基站進行信號補盲，同時智慧燈桿作為智慧城市新型公共基礎設施，在全國各地開始快速落地，成為定位基站搭載的絕佳載體，這均為UWB定位技術在自動駕駛領域的市場開拓提供的機會。
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慣性導航的最新內容
（1）核心數據處理架構
aiData Auto Annotator整合攝像頭、激光雷達（LiDAR）、全球導航衛星系統/慣性導航系統（GNSS/INS）及可選毫米波雷達數據，在統一的4D（空間+時間）環境模型中完成多傳感器數據的同步標注。
與人工標注類似，傳感器的精確標定與同步是保障標注質量的基礎前提（相關細節可參考往期技術博客）。
傳感器技術如何改變機器人世界7個月前
此外，通過收購 MicroStrain，我們擴大了機器人解決方案組合，提供慣性測量單元（IMU）和完整的慣性導航系統（GNSS/INS），以滿足定位和導航要求。
我們為結構耐久性測試和應力分析提供應變片，確保產品的安全和性能。我們的解決方案還包括用于測量力、扭矩和稱重的應變式傳感器，以及可無縫集成到機器人系統中的慣性傳感器和無線傳感器。
三坐標五方向星型測針采集四孔數據，突破行星定位結構幾何精度測量局限
在遠洋巨輪的鋼鐵軀殼內，深水慣性導航系統如同船舶的神經中樞。其核心部件——裝載高精度光纖陀螺儀與石英撓性加速度計的精密腔體，通過實時解算角運動與線運動數據，通過數學解算獲得載體的航姿、速度和位置等導航信息，為萬噸巨輪提供厘米級定位與0.01°航姿精度。
這一航行控制系統是以空中無人機飛行控制與導航結構為基礎，兼具水下航行慣性控制導航和動力控制。本文的航行控制導航硬件系統，除了包括無人機常規的慣性控制傳感器、磁傳感器、氣壓傳感器以及衛星導航傳感器之外，還設計有對水下推進螺旋槳、空氣螺旋槳混合動力裝置及其變軸線、變槳距機構的控制。圖2給出跨水空域航行“航行控制系統”的結構和運行路線，具體應用及軟件系統將在后文論述。
必須使用慣性和導航傳感器來進行天線運動的補償，同時對成像數據反復處理以形成具有最大對比度圖像的自動聚焦。因此，合成孔徑雷達成像必須以側視方式工作，在一個合成孔徑長度內，發射相干信號，接收后經相干處理從而得到一幅電子鑲嵌圖。雷達所成圖像像素的亮度正比于目標區上對應區域反射的能量。總量就是雷達截面積，它以面積為單位。后向散射的程度表示為歸一化雷達截面積，以分貝( dB) 表示。
④ 基于機載慣性導航系統INS(Inertial Navigation System)測得的相機姿態和GPS(Global Position System)定位系統獲得的相機位置,進行糾正。其中，控制點的采集對精度控制很重要，它大大影響著幾何糾正的效果好壞。
· EyeQ6H/EyeQ6H*2+TC397：Mobileye Supervision系統，高速/城區NOA和泊車一體化方案
多類型傳感器配置支持
· 最高11V5R (2*前視，4*側視，4*魚眼，1*后視，5*毫米波雷達)
· Lidar / 4D Radar （Optional）
· 支持高精度定位地圖和慣性導航系統
它使用了慣性導航系統，加上從地面傳送過來的數據，來計算艙體的位置和速度
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發動機控制算法
登月艙需要使用發動機來進行著陸和起飛等任務。
但我們也知道，還涉及其他數據：加速度、接觸、距離、陀螺儀、濕度、慣性、光、導航、位置、壓力、接近度、聲音、溫度、傾斜、電壓等。機器人技術的關鍵問題之一是協調數據，以便實現更有效地控制和工作。
不同地況適應性高
解鎖復雜地形環境，采用慣性導航器件，配合3D地形補償算法，適應平地、沙地、坡地、水田等不同作業地況。
獨具電離層抑制能力
在“星地一體”加持下，具備電離層抑制能力，可有效降低電離層活躍對農機導航的影響，保障精度穩定性，不耽誤耕作農時。
春耕季，你需要一臺千耘導航保駕護航，降本增效。
