慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS，以下簡(jiǎn)稱慣導(dǎo))是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。其工作環(huán)境不僅包括空中、地面，還可以在水下。慣導(dǎo)的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過測(cè)量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS，Inertial Navigation System)也稱作慣性參考系統(tǒng)，是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量(如無線電導(dǎo)航那樣)的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。其工作環(huán)境不僅包括空中、地面，還可以在水下。慣性導(dǎo)航的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過測(cè)量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于推算導(dǎo)航方式，即從一已知點(diǎn)的位置根據(jù)連續(xù)測(cè)得的運(yùn)動(dòng)體航向角和速度推算出其下一點(diǎn)的位置，因而可連續(xù)測(cè)出運(yùn)動(dòng)體的當(dāng)前位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的陀螺儀用來形成一個(gè)導(dǎo)航坐標(biāo)系，使加速度計(jì)的測(cè)量軸穩(wěn)定在該坐標(biāo)系中，并給出航向和姿態(tài)角;加速度計(jì)用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)體的加速度，經(jīng)過對(duì)時(shí)間的一次積分得到速度，速度再經(jīng)過對(duì)時(shí)間的一次積分即可得到位移?，F(xiàn)代比較常見的幾種導(dǎo)航技術(shù)，包括天文導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、無線電導(dǎo)航等等，其中，只有慣性導(dǎo)航是自主的，既不向外界輻射東西，也不用看天空中的恒星或接收外部的信號(hào)，它的隱蔽性是最好的。

慣性導(dǎo)航，并不像大家所認(rèn)為的那樣“不靠譜”，像國(guó)家的很多戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)武器，再如洲際飛行的民航飛機(jī)等，都必須依賴慣性導(dǎo)航系統(tǒng)或者慣導(dǎo)系統(tǒng)和其他類型的導(dǎo)航系統(tǒng)的組合。它的造價(jià)也比較昂貴，像一臺(tái)導(dǎo)航級(jí)(即1小時(shí)誤差1海里)的慣導(dǎo)系統(tǒng)，至少要幾十萬，而這種精度的導(dǎo)航系統(tǒng)已足夠配備在波音747這樣的飛機(jī)上了。現(xiàn)在，隨著mems(微電子機(jī)械系統(tǒng))慣性器件技術(shù)的進(jìn)步，商業(yè)級(jí)、消費(fèi)品級(jí)的慣性導(dǎo)航才逐漸走進(jìn)尋常百姓家 [1]。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS，Inertial Navigation System [1])也稱作慣性參考系統(tǒng)，是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量(如無線電導(dǎo)航那樣)的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。其工作環(huán)境不僅包括空中、地面，還可以在水下。慣性導(dǎo)航的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過測(cè)量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。

INS(inertial navigation system)慣性導(dǎo)航，利用載體上的慣性敏感元件或設(shè)備，通過測(cè)量載體的運(yùn)動(dòng)加速度、角速度，推算載體的位置、速度和姿態(tài)角等參數(shù)進(jìn)行導(dǎo)航的技術(shù)。

組成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)備都安裝在運(yùn)載體內(nèi)，工作時(shí)不依賴外界信息，也不向外界輻射能量，不易受到干擾，是一種自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常由慣性測(cè)量裝置、計(jì)算機(jī)、控制顯示器等組成。慣性測(cè)量裝置包括加速度計(jì)和陀螺儀，又稱慣性測(cè)量單元(IMU)。3個(gè)自由度陀螺儀用來測(cè)量運(yùn)載體的3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng);3個(gè)加速度計(jì)用來測(cè)量運(yùn)載體的3個(gè)平移運(yùn)動(dòng)的加速度。計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)得的加速度信號(hào)計(jì)算出運(yùn)載體的速度和位置數(shù)據(jù)?？刂骑@示器顯示各種導(dǎo)航參數(shù)。按照慣性測(cè)量單元在運(yùn)載體上的安裝方式，分為平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(慣性測(cè)量單元安裝在慣性平臺(tái)的臺(tái)體上)和捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(慣性測(cè)量單元直接安裝在運(yùn)載體上);后者省去平臺(tái)，儀表工作條件不佳(影響精度)，計(jì)算工作量大。

class="para"慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于一種推算導(dǎo)航方式.即從一已知點(diǎn)的位置根據(jù)連續(xù)測(cè)得的運(yùn)載體航向角和速度推算出其下一點(diǎn)的位置.因而可連續(xù)測(cè)出運(yùn)動(dòng)體的當(dāng)前位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的陀螺儀用來形成一個(gè)導(dǎo)航坐標(biāo)系使加速度計(jì)的測(cè)量軸穩(wěn)定在該坐標(biāo)系中并給出航向和姿態(tài)角;加速度計(jì)用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)體的加速度經(jīng)過對(duì)時(shí)間的一次積分得到速度，速度再經(jīng)過對(duì)時(shí)間的一次積分即可得到距離。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有如下主要優(yōu)點(diǎn)：

1)由于它是不依賴于任何外部信息，也不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng)，故隱蔽性好且不受外界電磁干擾的影響;

2)可全天侯全球、全時(shí)間地工作于空中地球表面乃至水下;

3)能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲低;

4)數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。

其缺點(diǎn)是：

1)由于導(dǎo)航信息經(jīng)過積分而產(chǎn)生，定位誤差隨時(shí)間而增大，長(zhǎng)期精度差;

2)每次使用之前需要較長(zhǎng)的初始對(duì)準(zhǔn)時(shí)間;

3)設(shè)備的價(jià)格較昂貴;

4)不能給出時(shí)間信息。

慣導(dǎo)系統(tǒng)目前已經(jīng)發(fā)展出撓性慣導(dǎo)、光纖慣導(dǎo)、激光慣導(dǎo)、微固態(tài)慣性儀表等多種方式。陀螺儀由傳統(tǒng)的繞線陀螺發(fā)展到靜電陀螺、激光陀螺、光纖陀螺、微機(jī)械陀螺等。激光陀螺測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍寬，線性度好，性能穩(wěn)定，具有良好的溫度穩(wěn)定性和重復(fù)性，在高精度的應(yīng)用領(lǐng)域中一直占據(jù)著主導(dǎo)位置。由于科技進(jìn)步，成本較低的光纖陀螺(FOG)和微機(jī)械陀螺(MEMS)精度越來越高，是未來陀螺技術(shù)發(fā)展的方向。

在汽車中，導(dǎo)航系統(tǒng)扮演著至關(guān)重要的角色，它能指引駕駛者精確地抵達(dá)目的地。接下來，我們將探討幾種常見的導(dǎo)航系統(tǒng)及其定位原理。

首先是GPS，也就是全球定位系統(tǒng)。它通過接收衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)來測(cè)定地球上的具體位置。當(dāng)你的設(shè)備接收到這些信號(hào)時(shí)，GPS接收器會(huì)進(jìn)行一系列計(jì)算，從而得出你在地球上的準(zhǔn)確坐標(biāo)。

除了GPS之外，地磁導(dǎo)航也是一種常用的定位方法。它依賴于地球本身的磁場(chǎng)來進(jìn)行定位。導(dǎo)航設(shè)備會(huì)檢測(cè)地球磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，并利用這些數(shù)據(jù)來確定設(shè)備當(dāng)前的位置。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱INS，則是通過傳感器來測(cè)量物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這些傳感器包括加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)等。INS利用這些傳感器收集的數(shù)據(jù)來計(jì)算物體在空間中的位置和移動(dòng)速度。

此外，地圖匹配技術(shù)也是一種基于地圖數(shù)據(jù)的定位手段。它通過將你的設(shè)備地理位置與地圖上的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)精確的定位。這項(xiàng)技術(shù)特別適用于室內(nèi)導(dǎo)航以及混合導(dǎo)航系統(tǒng)中。

還有一種廣泛應(yīng)用的定位方法是無線網(wǎng)絡(luò)定位。它利用無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)來確定設(shè)備的位置。通過測(cè)量你的設(shè)備與周圍無線網(wǎng)絡(luò)基站之間的距離，系統(tǒng)可以估算出你所在的大致位置。這種方法在室內(nèi)和室外環(huán)境中都非常實(shí)用。