高速鐵軌慣性導航系統(tǒng)器件

來源: 發(fā)布時間:2023-02-20

加速度計是慣性導航系統(tǒng)的關鍵元件之一。依靠它對比力的測量,完成慣性導航系統(tǒng)確定載體的位置、速度以及產(chǎn)生跟蹤信號的任務。載體加速度的測量必須十分準確地進行,而且是在由陀螺穩(wěn)定的參考坐標系中進行。在不需要進行高度控制的慣導系統(tǒng)中,只要兩個加速度計就可以完成以上任務,否則是應該有三個加速度計。加速度計的分類:按照輸入與輸出的關系可分為普通型、積分性和二次積分型;按物理原理可分為擺式和非擺式,擺式加速度計包括擺式積分加速度計、液浮擺式加速度計和撓性擺式加速度計,非擺式加速度計包括振梁加速度計和靜電加速度計;按測量的自由度可分為單軸、雙軸、三軸;按測量精度可分為高精度(優(yōu)于10?4m/s2)、中精度(10-2m/s2–10-3m/s2)和低精度(低于0.1m/s2)。慣性導航可以以適宜的方式滿足用戶的導航需求。高速鐵軌慣性導航系統(tǒng)器件

慣性導航其實是較早使用的導航系統(tǒng)之一。慣性導航是一種通過測量運動物體的加速度,并自動進行積分運算,獲得運動物體瞬時速度和瞬時位置數(shù)據(jù)的技術。慣性導航系統(tǒng)一般安裝在運動物體內(nèi)部,工作時不用依賴外界提供信息就能進行導航,不易受到干擾,是一種自主式導航系統(tǒng)。慣性測量裝置一般包括加速度計和陀螺儀。加速度計是測量物體的加速度,陀螺儀又被叫做角速度傳感器,是測量角速度的。利用這些裝置記錄的參數(shù)就可以計算并導航了。但是由于采樣頻率一般很高(一秒內(nèi)幾十甚至幾百次),所以累加起來誤差很容易擴大,所以長時間使用慣性導航會導致誤差很大,所以慣性導航適合在短時間內(nèi)使用。北京進口慣性導航INS慣性導航系統(tǒng)的注意事項是什么?

慣性導航技術的原始應用都采用穩(wěn)定平臺技術。在這樣的系統(tǒng)里,慣性敏感器安裝在一個穩(wěn)定平臺上,并與運載體的轉動進行隔離。平臺系統(tǒng)現(xiàn)在仍然很常用,特別是在需要精確估算導航參數(shù)的場合(如船舶和潛艇)?,F(xiàn)代系統(tǒng)通過把敏感器固連(或固定)在運載體的亮體上而去除了平臺系統(tǒng)大部分的機械復雜性。和等效的平臺系統(tǒng)相比,這種方法的潛在好處是成本降低、尺寸減小、可靠性提高。結果,小型、精確的慣性導航系統(tǒng)現(xiàn)在可以裝到小型導彈上,所帶來的主要問題是計算復雜性明顯增加,而且需要能測量高轉速的器件。然而,計算機技術的不斷進步與造用敏感器的開發(fā)相結合,使這種設計成為現(xiàn)實。

慣性導航系統(tǒng)根據(jù)陀螺儀的不同,可分為機電(包含液浮、氣浮、靜電、撓性等種類)陀螺儀、光學(包含激光、光纖等種類)陀螺儀、微機械(MEMS)陀螺儀等類型的慣性導航系統(tǒng)。根據(jù)慣性導航系統(tǒng)的力學編排實現(xiàn)形式又可以分為:平臺式慣性導航系統(tǒng)和捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)。平臺式慣性導航系統(tǒng)是將陀螺儀和加速度等慣性元件通過萬向支架角運動隔離系統(tǒng)與運動載物固聯(lián)的慣性導航系統(tǒng)。,其慣性測量裝臵(加速度計和陀螺儀)安裝在機電導航平臺上,以平臺坐標系為基準,測量運載體運動參數(shù)。平臺式慣性導航系統(tǒng)通過框架伺服系統(tǒng)隔離了載體的角運動,因此可以獲得較高的系統(tǒng)精度。慣導系統(tǒng)不需要特定的時間或者地理因素,隨時隨地都可以運行。

慣導系統(tǒng)由陀螺儀和加速度計兩部分組成:1、陀螺儀有穩(wěn)定指向一個方向的性質(zhì),并且不與外界的運動相關聯(lián)。將這樣的設備裝在方向發(fā)生轉動的物體上時,就可以測量出物體轉動的角度。2、加速度計能夠測出物體運動的加速度值,配合時間記錄,根據(jù)s=(1/2)a*t^2即可計算出距離。三軸陀螺儀分別指向坐標軸中的xyz軸,在這三軸上再加上加速度計,就組成了慣性導航裝置。通過三軸角度變化,三軸距離累計,就可以測量出物體在三維空間中的三軸位置移動,即三維空間位移,但是你會發(fā)現(xiàn)這樣的裝置只能測量出相對位移,即在時間記錄中某兩個時刻之間的位移。慣性導航數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。高速鐵軌慣性導航系統(tǒng)器件

陀螺儀是慣性導航系統(tǒng)的主要元件。高速鐵軌慣性導航系統(tǒng)器件

慣性導航的數(shù)據(jù)更新頻率更高,可以提供高頻率的定位結果輸出。攝像頭的幀率一般是30Hz,時間不確定性為33ms;GNSS延遲一般是100-200ms;而慣導預測狀態(tài)的延遲只有幾ms,因此可以用慣導估算并補償其他傳感器的延遲,實現(xiàn)全局同步。在車輛行駛的時候,GNSS的延遲是100ms,攝像頭拍攝環(huán)境目標時,圖像實際位置和GNSS報告的位置將會出現(xiàn)不一致,假設汽車時速120km/h,100ms的延遲意味著3.3米的距離的延遲,此時地圖和目標識別的精度再高也失去意義。而如果使用組合慣導,位置的延遲將約為2.5ms,由此導致的誤差只為0.08m,更能夠保證行車的安全性。高速鐵軌慣性導航系統(tǒng)器件

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