续表时间定位定向系统惯性信号器与定向系统平台式惯性导航系统，卫陀螺方位水平仪，惯性航姿基20世纪5070年代准系统定位系统激光陀螺仪，光纤陀螺仪，微捷联式惯性导航系统，惯性！20世纪80-90年代机电系统的陀螺仪与加速度计卫星组合导航系统高精度导航产品的性能1952年，美国提出了静电陀螺仪的构想，采用静电支承系统取代了液浮陀螺仪中的以下部件：（J）转子动压气体轴承；（2）浮简线1件；（3）支架轴上的电磁定中系统等。静电陀螺仪的结构比较简单，只需要转子和支承电极组件两个部件。理论和实验研究的结果表明，静电陀螺仪的精度显著优于液浮陀螺仪。1976年，静电陀螺监控器在核潜艇中得到了应用，成为型号产品。静电陀螺监控器不仅提高了核潜艇的定位精度，同时还延长了液浮陀螺INS的重调周期。此后，在远程轰炸机的导航系统中，静电陀螺导航仪也被选用，成为型号产品。1978年，激光陀螺仪达到了中等精度INS所要求的精度。激光陀螺仪的优点是：启动时间短、测量范围宽，是理想的捷联式陀螺仪。激光陀螺INS不仅成本比液浮陀螺平台式INS降低了约60%，而且体积和功耗也显著减小。因此，在等精度的INS中得到了大量应用。1990年以来，光纤陀螺仪的精度逐步得到提高。由于采用了“多功能电光调制器”等集成光电子器件，光纤陀螺仪的结构实现广模块化和小型化。内此，和激光陀螺仪相比较，光纤陀螺仪比较适合于批量牛产，成本较低，在战术导、无人飞行器、机器人等的INS和航姿系统中已经得到了广泛应用。日前的典型中、高精度INS产品及其惯性信号器的性能如表0·2所示。.5.PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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表0-2目前中、高精度导航系统及其惯性器件的性能加速度计陀螺仪系统MK2Mod6型舰船导航系统G7B型液浮陀螺仪VM7型液浮加速度计航向精度1,定位精度0.7零偏稳定性118零偏稳定性5×10-4（")/bnmile/30h静电陀螺仪零偏稳定性GG177型加速度计GEO-SPIN型惯性测量系统4×10-4~1×10 G ()/h零偏稳定性2期定位精度2.5~50cmL.N-39型飞机标准导航仪A1000型烧性加速度计G1200型挠性陀螺仪定位精度0.8tmile/hLN93型激光陀螺导航仪LG-9028型激光陀螺仪A4型挠性加速度计零偏稳定性0.01（")/h航向精度3.6定位精度0.8零偏稳定性1pg（阅值）nmile/h标度因数稳定性5×106QA2000型石英H-764G嵌人式组合系统GG-1320型激光陀螺仪航向精度1.2°,定位精度零偏稳定性0.006~挠性加速度计0.8 n mile/h0.03(*)/h零偏稳定性2504g微硅加速度计光纤陀螺仪LV200型惯性系统零偏稳定性100~200B零偏稳定性0.2-1（)/hMPI[INS水面舰船光纤陀螺仪GPS/INS组合系统挠性加速度计航向精度1.2°定位精度5~零偏稳定性0.003（)h零偏稳定性20B15 m导航技术的学科基础导航系统的精度可以从“分系统”（主要是INS）和“组合深度等两个层次上加以提高：（1）在日前的高精度导航系统中，主要采用静电陀螺仪、激光陀螺仪以及光纤陀螺仪；（2）采用"嵌入式"深度组合，不仅对GPS和INS两个分系统所提供的导航信号进行最优综合，而且还对各个分系统中的主要误差项进6PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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行实时最优估计和误差补偿。出此可见，高精度导航系统作为一门技术科学，涉及到以下两个方面的基础理论及工程应用理论。在陀螺仪及加速度计的设计方面，涉及以下学科：（1）刚体运动学与动力学（陀螺应用理论、静电陀螺动力学、惯性导航系统的误差分析等）；（2）非电量的电量测技术（微小位移、微小转角等）：（3）激光与光电子学（气体激光器、半导体激光器等）：（4）物理光学：（5）光学计量技术（光学干涉仪）；（6）集成光电子线路等。在组合导航系统的设计方面，涉及以下学科：（1）现代控制理论（线性系统、最优估计、系统辨识）；（2）概率论与随机过程（随机过程数学模型的辩识方法）：（3）时间序列分析与模型建立方法等。本书的内容本书由以下三部分纠成：（1）惯性/GPS组合导航系统：（2）静电陀螺及其导航系统；（3)光学陀螺及其导航系统。第一部分包括第1章到第4章，分别介绍了惯性导航、卫星定位、最优估计以及惯性测量技术等的基础知识，重点是介绍导航系统中的误差控制方法。在组合导航系统中，由于采用“速度修正”和“位置修正"等外部导航信号，INS的主要误差项得到了实时补偿，显著地提高了定位的精度。书中专门介绍了惯性测量系统的野外测试方法和测后补偿误差的计算方法，对分析和控制导航系统的误差具有重要意义。第二部分包括第5章到第8章。在前一章中，分别介绍静电陀螺仪的结构与支承系统、静电陀螺仪的误差测试及模型辩识、静电陀螺平台以及静电陀螺导航系统与定间系统等的设计方法。第8章介绍了陀螺仪和陀螺稳定平台框架的工艺专题研究结果。第二部分包括第9章到第11章，分别介绍了激光陀螺仪、光纤陀.7PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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螺仪和微型光学陀螺仪的设计方法。此外，对H前微光学陀螺仪中所用的集成光电子芯片，也作了简要的介绍。在附录中，介绍了作者1954一2004年在莫斯科包曼国立技术大学利北京清华大学所参与的导航技术研究工作。·8PDF文件使用“pdfFactoryPro试用版本创建www.fineprint.cn
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1音第惯性导航系统的误差分析与计算1.1引言H前得到实际应用的惯性导航系统（Inertialnavigationsystem，INS）可以分为两类：(）平台式INS;(2)捷联式INS(Strap-downINS,SINS)。这两类INS都是多变量的白动控制系统，由“惯性测量组合”（Inertialmeasurementunit，IMU）和“导航计算机”两大部件所组成。在IMU中，采用了三只陀螺仪和三只加速度让，它们是INS中的“信号器”（Sensor）。在导航计算机中，采用了相应的计算程序，用于计算INS的导航信号”以及对IMU的"控制指令”，包括控制陀螺稳定平台的姿态角以及补偿陀螺仪和加速度计的误差等。在平台式INS中，IMU安装在陀螺稳定平台上，目的是隔离载体的角运动，同时可以直接提供在平台坐标轴方向的运动加速度分量，促是，其中含有的力加速度必须扣除。加速度计的输出信号被送人导航计算机。在SINS中，IMU真接安装在载体上，不需要采用机械的陀螺稳定平台。平台的功能由导航计算机9PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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