惯性导航技术的发展及其应用

于宏波 王旭东

摘 要：随着当前我国科学技术的不断发展，人们逐渐加强了对导航技术的关注，目前，惯性导航技术是颇受好评的导航技术之一，该技术不仅具有较强的隐蔽性，而且相较于其他的导航技术来说，惯性导航技术还能够完整的获取相应的数据信息，具有一定的自主性。本文先讲述了常用的惯性仪表，然后讲述了惯性导航系统的分类、惯性导航技术的实际应用，最后阐述了惯性导航技术的发展趋势。

关键词：发展;应用;惯性导航技术

引言：惯性导航技术的应用主要是根据相应的惯性原理，结合加速度计和陀螺仪等常用的导航硬件，利用信息技术等物理知识形成的导航参数解算技術，当前惯性导航技术已经在民事和军事上得到了广泛的应用，而该技术的应用在很大程度上促进了我国相关领域的发展。

1 惯性仪表

1.1陀螺仪

陀螺仪有两个特点，第一个特点是其具有进动性，陀螺仪在受到外力的作用下，其内部的陀螺转子就会偏移原来的运动方向做出相应的运动，另一个特点是陀螺仪具有一定的定轴性，如果陀螺仪在运动的过程中没有外力作用的影响，那么陀螺仪转子的运动方向将会是恒定的。根据陀螺仪的这两大特点，人们在使用陀螺仪的过程中，可以利用陀螺仪来测定相应的运动方向。当前，我国相应的科研人员已经将陀螺仪的实际运用情况进行了分类，分别是三种状态，静电陀螺、激光陀螺和振动陀螺，而这三种陀螺在各个领域都已经得到了广泛的运用。

1.2加速度计

对于陀螺仪来说，加速度计是为了能够获取运动物体的加速度信息。一般情况下，如果我们假设加速度计一直保持垂直的状态，那么则意味着运动物体在此过程中只受到自身重力的影响。而如果想要得知运动物体的加速度数值，那么就需要先测量运动物体的真实质量，然后这样就可以知道运动物体所受到的作用力，最后可以完成运动物体加速度的计算了。

2 惯性导航系统的分类

一般情况下，人们都会根据导航坐标系将惯性导航系统分为以下两种情况，第一种叫做捷联式惯性导航系统，另一种叫做平台式惯性导航系统，其中捷联式惯性导航系统主要是运用加速度计和陀螺仪，该惯性导航系统的应用需要将加速度计和陀螺仪全部安装到相应的物体上，这样就能够直接计算出运动物体的坐标转换系数。另外，由于捷联式惯性导航系统是运用数学方法来建立相应的坐标系的，所以这一导航系统往往不需要运用相应的平台，本身就具有一定的稳定性，再加上其结构简单、体积小，所以在许多领域都得到了广泛地应用。但是由于捷联式惯性导航系统往往会涉及到较大的计算量，这就需要运用到高效的算法，否则该导航系统是无法正常使用的。而平台式惯性导航系统主要是运用加速度计，将加速度计安装在稳定的平台上，但是在此过程中这一稳定的平台自身需要陀螺仪进行控制，只有这样才能有效地保证这一平台的稳定性，同时导航坐标系还需要与物理平台保持水平一致，因为只有这样才能够展开相应的导航。但是由于平台式惯性导航系统本身具有结构复杂、体积大的不足，所以当前平台式惯性导航系统已经陆续被捷联式惯性导航系统所替代[1]。

3 惯性导航技术的应用

3.1惯性导航技术在军事上的应用

目前，惯性导航技术已经在军事上得到了有效的应用。当前，人们主要是通过运用分加速度计和陀螺仪制成两个自由的陀螺仪来形成相应的惯性导航系统。其实在二战期间，这一惯性导航系统就已经得到了应用，其主要应用在导弹的制导上。而随着我国科学技术的发展，该惯性导航技术的性能也得到了提升，所以惯性导航系统也越来越成熟，当前已经应用于军事上的战斗机、飞行器以及激光瞄准设备中，大大促进了我国军事领域的发展。

3.2组合导航技术

组合导航技术主要是通过在运动物体上安装多个导航设备来为相关工作人员提供相应的数据信息，而这种数据信息往往都是重复的。在这一情况下，相关工作人员就能够充分地了解运动物体的速度、相对位置等要素，从而获得更多的导航信息。而由于不同的导航设备之间存在一定的差异，所以选择运用组合导航技术就能够有效地补足导航设备存在的不足之处，不仅使获得的数据信息更加准确，而且还大大提升了信息的获取速率。现阶段，将惯性导航系统与GPS相结合是最为有效的导航方式，这是因为惯性导航技术抗干扰能力较强、传输信息速度较快，在一些GPS信号弱的山洞等地方可以有效地为运动物体提供相应的导航信息，而GPS可以有效地矫正运动物体的移动位置等等，从而实现更加精确的定位[2]。

4 惯性导航技术发展趋势

当前，许多导航技术都已经被应用于各个领域，未来惯性导航技术也会进一步的发展，主要是为了满足广大群众的实际需求。在未来，惯性导航技术会继续在GNSS信号盲区或是更加复杂的环境中使用，为广大群众提供更加可靠、持续的定位服务。同时，该导航技术也会在民用市场得到应用，而在这一领域的应用会使惯性导航技术呈现出低成本、小型化的发展模式，例如在汽车中应用惯性导系统。另外，相关的工作人员也可以利用新工艺和新材料来优化陀螺仪和加速度计，使惯性导航系统的性能可以不断提升[3]。

5 结语

惯性导航系统作为当前唯一的一种全自主的导航系统，与其它技术具有无法替代的优势，所以惯性导航技术具有很高的研究价值，在未来也会陆续应用到各个领域。因此，我们当前要做的就是加强对惯性导航技术的研究和发展，使其能够在未来为广大群众提供更加便利的服务。

参考文献：

[1]谭鹏辉.惯性导航技术介绍及应用发展研究[J].科技视界，2016：157+178.

[2]谭祖锋.惯性导航技术的新进展及其发展趋势[J].电子技术与软件工程，2019：92.

[3]赵浩然，焦阳，王真亮.惯性导航技术的发展及其应用[J].科学与财富，2017：111-111.

作者简介：

于宏波 （1982—）男，党员，籍贯：吉林农安，学历：本科， 中国人民解放军91412部队，工程师，从事装备修理管理工作。

王旭东（1982—）男，党员，籍贯：江苏盐城，中国人民解放军92236部队 ，工程师，从事装备修理管理工作。