IRS
Um sistema de navegação inercial é um navegação auxílio que usa um computador e sensores de movimento para monitorar continuamente a posição, orientação e velocidade (direção e velocidade do movimento) de um veículo sem a necessidade de referências externas. Outros termos utilizados para se referir aos sistemas de navegação por inércia ou dispositivos estreitamente relacionadas incluem sistema inercial de orientação, plataforma de referência inercial, E muitas outras variações.
Visão geral
Um sistema de navegação por inércia inclui pelo menos um computador e uma plataforma ou módulo que contém acelerômetros, giroscópios, Ou o movimento de outros dispositivos sensores. O INS é inicialmente fornecido com a sua posição e velocidade de outra fonte (um operador humano, um receptor de satélite GPS, etc) e, posteriormente, calcula a sua posição atualizada e velocidade, integrando as informações recebidas dos sensores de movimento. A vantagem de um INS é que não requer nenhuma referência externa, a fim de determinar a sua posição, orientação ou velocidade, uma vez que foi inicializado. O INS pode detectar uma mudança na sua posição geográfica (um movimento leste ou norte, por exemplo), uma mudança em sua velocidade (velocidade e direção do movimento), e uma mudança na sua orientação (rotação sobre um eixo). Ele faz isso através da medição da lineares e angulares acelerações aplicada ao sistema. Uma vez que não requer nenhuma referência externa (após a inicialização), é imune a jamming e decepção. Sistemas de navegação inercial são usados em muitos tipos diferentes de veículos, incluindo aeronaves, submarinos, nave espacialE mísseis guiados. O seu custo e complexidade não colocar restrições sobre os ambientes nos quais eles são práticos para o uso, no entanto. Giroscópios medir a velocidade angular do sistema no referencial inercial. Ao utilizar a orientação original do sistema no referencial inercial como a condição inicial e integrando a velocidade angular, a orientação atual do sistema é conhecido em todos os momentos. Isso pode ser pensado como a capacidade de um passageiro em um carro de olhos vendados para sentir o carro, vire à esquerda e à direita ou inclinação para cima e para baixo como o carro sobe ou desce colinas. Com base nessas informações, sozinho, ele sabe que direção o carro está a enfrentar, mas não a velocidade com que ele se move, ou se se trata de deslizamento lateral. Acelerômetros medem a aceleração linear do sistema no referencial inercial, mas em direções que só pode ser medido em relação ao sistema em movimento (desde os acelerômetros são fixos para o sistema e rodar com o sistema, mas não estão conscientes da sua própria orientação ). Isso pode ser pensado como a capacidade de um passageiro em um carro de olhos vendados para sentir-se pressionado para trás em seu assento como o veículo acelera para a frente ou puxado para a frente porque diminui, e sentir-se pressionado em seu lugar como o veículo acelera de uma colina ou levantar-se do seu assento quando o carro passa sobre a crista de uma colina e começa a descer. Com base nessas informações, sozinho, ele sabe o veículo estiver em movimento em relação a si mesmo, isto é, se ele está indo para a frente, para trás, esquerda, direita, para cima (em direção ao carro do teto) ou para baixo (em direção ao carro andar) medidos em relação para o carro, mas não a direção em relação à Terra, já que ele não sabia o que a direção do carro estava enfrentando em relação à Terra quando sentiu as acelerações. No entanto, seguindo tanto a velocidade angular atual do sistema e da actual aceleração linear do sistema medido em relação ao sistema em movimento, é possível determinar a aceleração linear do sistema no quadro de referência inercial. Realizando a integração da aceleração inercial (utilizando a velocidade original como as condições iniciais), utilizando as equações de cinemática correta produz a velocidades de inércia do sistema, ea integração de novo (usando a posição original, como a condição inicial) retorna a posição de inércia. No nosso exemplo, se o passageiro com os olhos vendados sabia como o carro foi apontado e que sua velocidade era antes ele estava de olhos vendados, e ele é capaz de acompanhar tanto como o carro se transformou e como ele acelerou e desacelerou desde então, ele pode exatamente conhecer a orientação actual, a posição ea velocidade do carro a qualquer momento. Todos os sistemas de navegação inercial sofrem de deriva de integração: Pequenos erros na medição de aceleração e velocidade angular são integrados progressivamente maiores erros na velocidade, que é agravada em erros ainda maior na posição. Este é um problema que é inerente a cada controle de malha aberta sistema. A imprecisão de um sistema de boa qualidade de navegação é normalmente inferior a 0,6 milhas náuticas por hora no lugar e na ordem de décimos de grau por hora, em orientação. De navegação por inércia também podem ser utilizados para complementar outros sistemas de navegação, proporcionando um maior grau de precisão que é possível com a utilização de qualquer sistema de navegação única. Por exemplo, se, de uso terrestre, a velocidade inercial rastreado é actualizado de forma intermitente, parando a zero, a situação continuará a ser precisa para um tempo muito maior, uma chamada zero atualização velocidade. Teoria de controle em geral, e Filtragem Kalman em especial, apresentar um quadro teórico para combinar informações de vários sensores. Um dos sensores alternativa mais comum é uma navegação por satélite rádio, como GPS. Ao combinar adequadamente as informações de um INS e do sistema GPS, os erros de posição e velocidade são estávelGPS / INS.
História
Sistemas de navegação inercial foram originalmente desenvolvidos para foguetes. Pioneer foguete americano Robert Goddard experimentado com rudimentares giroscópico sistemas. Sistemas Dr. Goddard foram de grande interesse para os pioneiros alemão contemporâneo, incluindo Wernher von Braun. O sistema entrou uso mais difundido com o advento da nave espacial, mísseis guiadosE comerciais aviões.
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