慣性導(dǎo)航PPT匯總

1第一講微慣性測(cè)量的基本原理與發(fā)展史21.1導(dǎo)航一、導(dǎo)航——基本概念

檢測(cè)和確定這些參數(shù)是通過(guò)具有導(dǎo)航功能的系統(tǒng)完成。

表征載體（運(yùn)動(dòng)物體）在空間運(yùn)動(dòng)過(guò)程的基本參數(shù)。位置、速度、姿態(tài)

是描述載體運(yùn)動(dòng)的基本參數(shù)。導(dǎo)航的實(shí)質(zhì)：獲取載體的三種基本參數(shù)、或部分參數(shù)。31.1導(dǎo)航一、導(dǎo)航——基本概念

導(dǎo)：引導(dǎo)航：航行導(dǎo)航：引導(dǎo)載體到達(dá)目的地的指示或控制過(guò)程。確定載體的位置、速度、姿態(tài)導(dǎo)航：引導(dǎo)一個(gè)物體從一個(gè)地方航行到另一個(gè)地方。（指：飛行器、艦船、車輛、人等）41.1導(dǎo)航一、導(dǎo)航——分類

自主式導(dǎo)航：非自主式導(dǎo)航：不需要外部輔助，譬如慣性導(dǎo)航、多普勒導(dǎo)航和天文導(dǎo)航等；需要有關(guān)的地面或空中設(shè)備配合完成，如無(wú)線電導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航。51.1導(dǎo)航一、導(dǎo)航——任務(wù)與系統(tǒng)

提供載體運(yùn)動(dòng)的空間6自由度導(dǎo)航參數(shù)：即3維位置和3維角度，決定一個(gè)物體在三維空間的位置和姿態(tài)。導(dǎo)航系統(tǒng)：能提供導(dǎo)航參數(shù)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航任務(wù)的系統(tǒng)。導(dǎo)航裝置通常分為陸基和星基兩大類。早期導(dǎo)航系統(tǒng)：主要由功能單一的儀表組成.當(dāng)前導(dǎo)航系統(tǒng)：由各種傳感器構(gòu)成的高精度多功能系統(tǒng)61.1導(dǎo)航一、導(dǎo)航——兩種工作狀態(tài)指示狀態(tài)：自動(dòng)導(dǎo)航狀態(tài)：在這兩種工作狀態(tài)下：導(dǎo)航系統(tǒng)的作用只是提供導(dǎo)航參數(shù)，為自動(dòng)控制和導(dǎo)引載體按預(yù)定軌跡準(zhǔn)確到達(dá)目的地的制導(dǎo)過(guò)程提供信息保障。導(dǎo)航系統(tǒng)提供的信息僅供駕駛員操作和引導(dǎo)載體之用，導(dǎo)航系統(tǒng)不直接對(duì)載體進(jìn)行控制。導(dǎo)航系統(tǒng)直接提供載體自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)所需的信息，由其操縱和引導(dǎo)載體。71.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程一、導(dǎo)航——發(fā)展歷程發(fā)展歷程：不同的導(dǎo)航手段①指路：最簡(jiǎn)單的導(dǎo)航方式，其特點(diǎn)是依賴于我們對(duì)周圍環(huán)境已知特征或固定物體的觀察和識(shí)別，并在他們之間運(yùn)動(dòng)。通常這些特征物的位置稱為“航路點(diǎn)”②地圖：通過(guò)觀察地圖上的地理特征（如道路、山谷、河流等）來(lái)確定自己的位置。這些特征可根據(jù)網(wǎng)格系統(tǒng)（即坐標(biāo)系）標(biāo)志在地圖上。有了坐標(biāo)系，導(dǎo)航員就能確定自己在坐標(biāo)系的位置（因此，坐標(biāo)系對(duì)于導(dǎo)航過(guò)程來(lái)說(shuō)是最基本的）。81.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程一、導(dǎo)航——發(fā)展歷程發(fā)展歷程：不同的導(dǎo)航手段③觀星：即天體觀測(cè)，觀測(cè)自己相對(duì)于固定天體的位置。固定天體有效地確定了一個(gè)在空間固定的坐標(biāo)系，通常被稱為“慣性”坐標(biāo)系，天體觀測(cè)可確定自己相對(duì)于該坐標(biāo)系的位置。海上導(dǎo)航使用較多。④推算：根據(jù)初始位置和速度、方位的測(cè)量來(lái)計(jì)算當(dāng)前位置。⑤慣性導(dǎo)航：利用慣性敏感器（陀螺儀和加速度計(jì)）測(cè)量相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動(dòng)和平移來(lái)完成。91.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程指南針的始祖——司南中國(guó)古代羅盤針戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，利用磁石制成，確定南北方位。指南針：北宋初期。羅盤針：把指南針固定在方位盤中。101.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程六分儀天文經(jīng)緯儀111.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程：古代：指南針、天文、時(shí)鐘、地形標(biāo)識(shí)早期飛行依靠磁羅盤，速度表等導(dǎo)航儀表30年代各種無(wú)線電導(dǎo)航的問(wèn)世60-70年代慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)80年代末全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)問(wèn)世90年代慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)大量推廣21世紀(jì)新型導(dǎo)航系統(tǒng)和容錯(cuò)組合導(dǎo)航系統(tǒng)121.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

羅盤導(dǎo)航、地標(biāo)導(dǎo)航中國(guó)航海所使用的是磁針浮于水面的‘水羅盤’；歐洲改進(jìn)，發(fā)展出具有固定支點(diǎn)的磁針，即‘旱羅盤’；18世紀(jì)末，‘液體磁羅經(jīng)’出現(xiàn)，其羅盤懸浮于盛滿液體的羅盤中，因液體的浮力作用，羅盤支撐軸針與軸承間的摩擦力大大減小，提高了系統(tǒng)的靈敏度和穩(wěn)定度。早期的地標(biāo)導(dǎo)航：利用在地圖或海圖上已標(biāo)明位置的地物、地標(biāo)，在載體上用光學(xué)等方法，用測(cè)向或測(cè)距法定出載體的地理位置。這種方法簡(jiǎn)單，但易受氣候和地域條件的限制。131.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

無(wú)線電導(dǎo)航利用無(wú)線電波在均勻介質(zhì)和自由空間直線傳播及恒速兩大特性進(jìn)行導(dǎo)航。兩種定位方式：（1）通過(guò)設(shè)置在載體和地面上的收發(fā)系統(tǒng)，測(cè)量載體相對(duì)地面臺(tái)站的距離、距離差、相位差進(jìn)行定位。（2）通過(guò)載體上的接收系統(tǒng)，接收地面臺(tái)站發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，測(cè)量載體相對(duì)于已知地面臺(tái)站的方位角進(jìn)行定位。141.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

無(wú)線電導(dǎo)航特點(diǎn)無(wú)線電導(dǎo)航的優(yōu)點(diǎn)（3點(diǎn)）：精度高可靠性高價(jià)格低無(wú)線電導(dǎo)航的缺點(diǎn)（5點(diǎn)）：依賴地面臺(tái)站配合電波易受干擾自身易暴露生存力差對(duì)抗性弱151.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程多普勒導(dǎo)航20世紀(jì)60～70年代，不依賴地面導(dǎo)航臺(tái)站的多普勒雷達(dá)導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)。

利用多普勒頻移效應(yīng)，測(cè)量載體相對(duì)地面的速度，進(jìn)而完成導(dǎo)航任務(wù)。161.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

多普勒導(dǎo)航特點(diǎn)多普勒導(dǎo)航的優(yōu)點(diǎn)：多普勒導(dǎo)航的缺點(diǎn)：（無(wú)需地面臺(tái)站配合）主動(dòng)工作、自主性強(qiáng)（1）易受干擾、易暴露。（雷達(dá)開機(jī)發(fā)射電波）（2）定位精度與反射面的具體情況密切相關(guān)。（如：海面、沙漠反射性差）（3）精度受雷達(dá)天線姿態(tài)影響大。（如：載體做大機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能無(wú)法收到反射波）171.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

衛(wèi)星導(dǎo)航通過(guò)圍繞地球運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星安裝在載體上的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，并計(jì)算出自身的位置、速度等導(dǎo)航信息。衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)展以美國(guó)和俄羅斯/前蘇聯(lián)為主導(dǎo)，歐洲和中國(guó)于最近十余年才開始建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。向地球表面發(fā)射經(jīng)過(guò)編碼和調(diào)制的無(wú)線電信號(hào)（編碼中：載有衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間和星座中各個(gè)衛(wèi)星在空間的位置、姿態(tài)等信息）181.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

地形輔助導(dǎo)航(地形匹配)系統(tǒng)通過(guò)高度/圖像（視覺）傳感器獲得所在區(qū)域的相對(duì)高度和圖像信息與系統(tǒng)預(yù)存的該地域的3D數(shù)字地圖/圖像信息進(jìn)行高度/圖像的高精度對(duì)比、匹配通過(guò)求取最佳匹配點(diǎn)獲得載體當(dāng)前的位置、速度、姿態(tài)191.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

地形輔助導(dǎo)航在某些特殊環(huán)境與條件下（對(duì)無(wú)線電波干擾嚴(yán)重的情況，如：人為干擾、山區(qū)）基于無(wú)線電信號(hào)的導(dǎo)航系統(tǒng)易受人為或自然干擾的影響，導(dǎo)致導(dǎo)航系統(tǒng)精度明顯降低因此，地形輔助/視覺導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并日益受到重視與應(yīng)用201.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

地形輔助導(dǎo)航地形輔助/視覺導(dǎo)航系統(tǒng)與其它導(dǎo)航系統(tǒng)相比：增加了存儲(chǔ)數(shù)字地圖/圖像的大容量存儲(chǔ)器。優(yōu)點(diǎn)：自主性好、抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：精度易受所處環(huán)境的影響。

（如：在相似的平坦地面或海面上空，難以獲得有效的導(dǎo)航輔助信息。）211.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

天文導(dǎo)航早期的天文導(dǎo)航只能通過(guò)觀測(cè)天空中的星體來(lái)確定載體的位置。無(wú)法連續(xù)定位，工作方式受星體可見度的限制。利用天空中的星體在一定時(shí)刻與地球的地理位置具有固定關(guān)系這一特點(diǎn)通過(guò)觀察星體，以確定載體的位置當(dāng)前：射電天文等精確儀器脈沖星導(dǎo)航慣性/天文組合導(dǎo)航221.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

組合導(dǎo)航載體機(jī)動(dòng)性增大、航程加長(zhǎng)，對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)提出了高精度、長(zhǎng)航時(shí)/航程、高可靠性的要求。各種導(dǎo)航系統(tǒng)在不同程度上存在不足與缺陷。導(dǎo)航系統(tǒng)迫切需要實(shí)現(xiàn)多信息的融合，以提高其冗余度和容錯(cuò)能力。以慣性導(dǎo)航為主的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，子系統(tǒng)取長(zhǎng)補(bǔ)短，使組合后的導(dǎo)航精度遠(yuǎn)高于子系統(tǒng)單獨(dú)工作的精度，大大擴(kuò)大了導(dǎo)航系統(tǒng)的使用范圍，提高了系統(tǒng)的精度和可靠性。231.2導(dǎo)航-發(fā)展歷程

組合導(dǎo)航

慣性、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)導(dǎo)航信息進(jìn)行信息融合，其優(yōu)點(diǎn)如下：(1)

互補(bǔ)、超越。組合導(dǎo)航系統(tǒng)融合了各導(dǎo)航子系統(tǒng)的導(dǎo)航信息，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，超越了單個(gè)子系統(tǒng)的性能和精度，同時(shí)提高了系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性；(2)冗余、可靠。同一導(dǎo)航信息可通過(guò)多個(gè)導(dǎo)航子系統(tǒng)測(cè)量，獲得冗余的測(cè)量信息，增強(qiáng)了系統(tǒng)的冗余度，提高了系統(tǒng)的可靠性；(3)低成本。通過(guò)組合導(dǎo)航技術(shù)在保證導(dǎo)航系統(tǒng)精度的同時(shí)，可降低單系統(tǒng)對(duì)器件的要求，從而降低組合導(dǎo)航系統(tǒng)的成本。241.3慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航空間6自由度（6D）的導(dǎo)航參數(shù)：3個(gè)正交的位置自由度可能為位置、速度或加速度3個(gè)正交的角自由度可能為角速度、角加速度6自由度確定了一個(gè)物體的位置和狀況!251.3慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航建立在牛頓經(jīng)典力學(xué)定律的基礎(chǔ)之上。（①慣性定律②F=ma③Fvs-F）慣性導(dǎo)航的主要器件是陀螺儀和加速度計(jì)。線運(yùn)動(dòng)用“加速度計(jì)”來(lái)測(cè)量。角運(yùn)動(dòng)用“陀螺儀”來(lái)測(cè)量。有了上述信息，就可以把加速度分解到慣性系，積分計(jì)算速度、位置等。261.3慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航就是用陀螺儀和加速度計(jì)敏感的角速率和比力信息確定載體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、位置、速度等導(dǎo)航參數(shù)的過(guò)程。與其他類型的導(dǎo)航系統(tǒng)不同（如衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)等），慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航過(guò)程是完全自主隱蔽的，它不需要從外部接收任何信息（聲、光、電、磁），同時(shí)不受自然天氣因素的干擾。271.3慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)，只依靠安裝于載體內(nèi)的慣性測(cè)量傳感器和相應(yīng)的配套系統(tǒng)，建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，利用測(cè)量得到的角速度和加速度，通過(guò)積分和推算，獲得載體的位置、速度、姿態(tài)。優(yōu)點(diǎn)：高度自主（慣性是物體自身固有特性）缺點(diǎn)：長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性差（誤差隨時(shí)間發(fā)散）281.3慣性導(dǎo)航導(dǎo)航與制導(dǎo)導(dǎo)航（Navigation）━━提供航行體的導(dǎo)航參數(shù)，如位置、速度、姿態(tài)等；制導(dǎo)(Guidance)━━根據(jù)預(yù)定的航程（目的地和航線），控制引導(dǎo)載體到達(dá)終點(diǎn)的過(guò)程291.3慣性導(dǎo)航導(dǎo)航：只負(fù)責(zé)提供載體的運(yùn)動(dòng)信息,如位置、速度、姿態(tài)控制器執(zhí)行器位置速度姿態(tài)導(dǎo)航（信息反饋）制導(dǎo)：

建立航跡參數(shù)（如位置、速度、航向等）；根據(jù)測(cè)量的載體實(shí)際運(yùn)動(dòng)參數(shù)，自動(dòng)產(chǎn)生控制（制導(dǎo)）信息，傳輸給載體的相應(yīng)控制部件。301.3慣性導(dǎo)航導(dǎo)航：提供載體的運(yùn)動(dòng)信息,如位置、速度、姿態(tài)等導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制之間的關(guān)系:311.4慣性技術(shù)發(fā)展史慣性技術(shù)是一項(xiàng)涉及到多學(xué)科（機(jī)電、光學(xué)、數(shù)學(xué)、力學(xué)、控制及計(jì)算機(jī)等學(xué)科）交叉的高新尖端技術(shù)，又是現(xiàn)代武器系統(tǒng)中的一項(xiàng)核心支撐技術(shù)，是在先進(jìn)科學(xué)理論和制造工藝支持條件下發(fā)展起來(lái)的。世界上只有為數(shù)不多的國(guó)家有能力研制慣性技術(shù)產(chǎn)品。我國(guó)慣性技術(shù)在自力更生為主的基礎(chǔ)上，發(fā)展至今已具有一定規(guī)模。321.4慣性技術(shù)發(fā)展史慣性技術(shù)在我國(guó)的航空、航天、兵器、航海和陸地車輛的導(dǎo)航和定位中得到了廣泛的應(yīng)用。慣性技術(shù)還在以下民用領(lǐng)域里獲得了成功應(yīng)用：大地測(cè)量海洋勘探石油鉆井航空測(cè)量攝影等海、陸、空、天331.4慣性技術(shù)發(fā)展史理論和基礎(chǔ)：1、1687年牛頓提出了力學(xué)三大定律和引力定律，為慣性導(dǎo)航奠定了理論基礎(chǔ)；2、1765年俄國(guó)歐拉院士出版了著作《剛體繞定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的理論》，首次利用解析的方法對(duì)定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛體作了本質(zhì)解釋，創(chuàng)立了陀螺儀理論的基礎(chǔ)；3、1778年法國(guó)拉格朗日在《分析力學(xué)》中建立了在重力力矩作用下定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的運(yùn)動(dòng)微分方程組。341.4慣性技術(shù)發(fā)展史理論和基礎(chǔ)：4、1852年法國(guó)科學(xué)家傅科根據(jù)上述理論發(fā)現(xiàn)了陀螺效應(yīng)，觀察到了地球自轉(zhuǎn)，并首先使用“Gyro”

(Gyroscope－轉(zhuǎn)動(dòng)＋觀察)這個(gè)名詞；開創(chuàng)了人們對(duì)工程實(shí)用陀螺的研究和開發(fā)。5、1923年，舒拉發(fā)表了論文《運(yùn)載工具的加速度對(duì)于擺和陀螺儀的干擾》，提出了84.4分的無(wú)干擾理論，為慣性技術(shù)的發(fā)展起到了關(guān)鍵的理論指導(dǎo)作用，陀螺儀的設(shè)計(jì)開始完善——舒拉調(diào)諧；351.4慣性技術(shù)發(fā)展史理論和基礎(chǔ)：6、1939年，蘇聯(lián)－布爾佳科夫通訊院士出版：“陀螺儀實(shí)用理論”，認(rèn)為是陀螺儀實(shí)用理論的奠基性著作。7、1949年，J.H.Laning,Jr.發(fā)表名為“Thevectoranalysisoffiniterotationsandangles”的報(bào)告，建立了捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航的理論基礎(chǔ)；8、1920年前后，出現(xiàn)了供飛機(jī)使用的轉(zhuǎn)彎速率指示器、人工水平儀和方位陀螺；361.4慣性技術(shù)發(fā)展史理論和基礎(chǔ)：9、二戰(zhàn)期間，德國(guó)V2火箭用兩個(gè)二自由度陀螺和一個(gè)加速度計(jì)構(gòu)成慣性制導(dǎo)系統(tǒng)，這是慣性技術(shù)在導(dǎo)彈制導(dǎo)上的首次應(yīng)用。但由于慣性器件精度低，設(shè)計(jì)粗糙，無(wú)法實(shí)現(xiàn)舒拉調(diào)諧要求，因此在轟炸倫敦的過(guò)程中，1/4的V2火箭提前掉入大海。10、1949年，美國(guó)將純慣性導(dǎo)航系統(tǒng)試驗(yàn)安裝到一架B-29遠(yuǎn)程轟炸機(jī)上，首次實(shí)現(xiàn)了橫貫美國(guó)大陸的全自動(dòng)飛行，自主飛行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)。371.4慣性技術(shù)發(fā)展史理論和基礎(chǔ)：11、1958年，美國(guó)海軍“鸚鵡螺”號(hào)核潛艇，從珍珠港附近出發(fā)，穿越北極冰層，歷時(shí)21天到達(dá)英國(guó)波特蘭港。裝備液浮陀螺平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，定位誤差僅為20海里，震驚了世界。12、20世紀(jì)70年代，美國(guó)利頓(Liton)公司的LTN系列慣導(dǎo)系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)幾乎占據(jù)了世界民航飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)慣導(dǎo)的全部訂單。13、隨著新概念測(cè)量原理的出現(xiàn)，新型慣性器件在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子陀螺在被新型陀螺（光學(xué)陀螺、微機(jī)械陀螺）逐步替代。381.4慣性技術(shù)發(fā)展史理論和基礎(chǔ)：391.4慣性技術(shù)發(fā)展史慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度發(fā)展和變化：第一代：40年代前，只有慣性儀表，如地平儀、羅經(jīng)等，談不上精度；第二代：40年代至70年代，慣性儀表從Ｖ-2火箭開始出現(xiàn)，并廣泛使用。定位精度0.3-2nm／h，陀螺精度為0.3deg／ｈ；第三代：定位精度比第二代提高二個(gè)數(shù)量級(jí)，陀螺精度為10-3-10-5deg／ｈ；第四代：從80年代開始研制，應(yīng)用最新現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，定位精度小于１米。401.4慣性技術(shù)發(fā)展史發(fā)展慣性導(dǎo)航技術(shù)的意義：隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了各種定位與導(dǎo)航方式和系統(tǒng)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以其自主、隱蔽、完備導(dǎo)航的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)倍受武器系統(tǒng)青睞。定位與導(dǎo)航技術(shù)正朝著多功能、高精度、高可靠性、小體積、低成本等方向發(fā)展。定位與導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為集現(xiàn)代傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論為一體的綜合型應(yīng)用技術(shù)。定位與導(dǎo)航技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。411.4慣性技術(shù)發(fā)展史

慣性技術(shù)海、陸、空、天顯神通：421.4慣性技術(shù)發(fā)展史

慣性技術(shù)海陸空天顯神通：431.4慣性技術(shù)發(fā)展史

早期的陀螺儀：441.4慣性技術(shù)發(fā)展史傅科擺——160年前的實(shí)驗(yàn)：1851年的巴黎，在國(guó)葬院（法蘭西共和國(guó)的先賢祠）大廳里，傅科（JeanFoucault）作了一項(xiàng)有趣實(shí)驗(yàn)；傅科在大廳的穹頂上懸掛了一條67米長(zhǎng)的繩索，繩索下面是一個(gè)重達(dá)28千克的擺錘，擺錘下方是大沙盤。每當(dāng)擺錘經(jīng)過(guò)沙盤上方的時(shí)候，擺錘上的指針就會(huì)在沙盤上面留下運(yùn)動(dòng)的軌跡。按照日常生活的經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)碩大無(wú)朋的擺應(yīng)該在沙盤上畫出唯一一條軌跡。實(shí)驗(yàn)開始后，人們驚奇的發(fā)現(xiàn)，傅科設(shè)置的擺每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的震蕩，在沙盤上畫出的軌跡都會(huì)偏離原來(lái)的軌跡（準(zhǔn)確地說(shuō)，在這個(gè)直徑6米的沙盤邊緣，兩個(gè)軌跡之間相差大約3毫米）?！暗厍蛘娴氖窃谵D(zhuǎn)動(dòng)啊”，有人不禁發(fā)出了這樣感慨。451.4慣性技術(shù)發(fā)展史法國(guó)國(guó)葬院外景圖：461.4慣性技術(shù)發(fā)展史法國(guó)國(guó)葬院內(nèi)——傅科擺471.4慣性技術(shù)發(fā)展史法國(guó)國(guó)葬院內(nèi)——傅科擺481.4慣性技術(shù)發(fā)展史北京天文臺(tái)——傅科擺491.4慣性技術(shù)發(fā)展史德國(guó)的V-2導(dǎo)彈1912年3月23日，馮·布勞恩出生于德國(guó)維爾西茨。他的父親是德國(guó)農(nóng)業(yè)大臣，對(duì)天文和火箭極有興趣。?二次大戰(zhàn)后，布勞恩作為“頭腦財(cái)富”來(lái)到美國(guó)。1956年，布勞恩任陸軍導(dǎo)彈局發(fā)展處處長(zhǎng)。他先后研制成“紅石”、“丘比特”、“潘興式”導(dǎo)彈。其中“丘比特”Ｃ型火箭，是美國(guó)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功的關(guān)鍵保障。?1970年，布勞恩任美國(guó)國(guó)家航空和航天局主管計(jì)劃的副局長(zhǎng)，并兼任馬歇爾航天中心主任。?1977年6月16日，布勞恩因患腸癌在弗吉尼亞州的亞歷山大醫(yī)院與世長(zhǎng)辭。維納-馮-布勞恩

導(dǎo)彈之父501.4慣性技術(shù)發(fā)展史穿過(guò)北極的美國(guó)核潛艇－“鸚鵡螺”511.5慣性技術(shù)內(nèi)涵一般說(shuō)來(lái)，慣性技術(shù)包括：慣性導(dǎo)航技術(shù)——平臺(tái)式&捷聯(lián)式慣性制導(dǎo)技術(shù)慣性測(cè)量技術(shù)慣性器件技術(shù)慣性測(cè)試技術(shù)（元件、組件、系統(tǒng)）521.5慣性技術(shù)內(nèi)涵慣性導(dǎo)航：器件:

陀螺儀(Gyroscopes)

加速度計(jì)(Accelerometers)系統(tǒng)(InertialNavigationSystems–INS):

平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)(PlatformINS)

捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)(StrapdownINS–SINS)531.6慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)慣性導(dǎo)航以牛頓第二定律為基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)(dynamics)慣性導(dǎo)航以對(duì)載體的加速度的測(cè)量為起點(diǎn)(使用加速度計(jì)–accelerometers).m敏感軸萬(wàn)有引力的影響541.7慣性導(dǎo)航基本思想位置、速度和加速度之間的關(guān)系:慣性導(dǎo)航的特點(diǎn):

自主(Autonomous,self-contained)

無(wú)需外部信息只依賴于對(duì)載體的慣性測(cè)量(借助加速度計(jì)、陀螺儀)551.8二維導(dǎo)航例子平面二維導(dǎo)航載體平臺(tái)加速度計(jì)的輸出經(jīng)一次積分得速度，二次積分得位置.Acc.XAcc.Y

導(dǎo)航過(guò)程中，平臺(tái)需要跟蹤導(dǎo)航參考坐標(biāo)系OXY.

平臺(tái)的穩(wěn)定是借助于陀螺儀(gyroscope)實(shí)現(xiàn)的.平臺(tái)式vs捷聯(lián)式561.9陀螺發(fā)展的兩種趨勢(shì)60年代后，陀螺儀的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)出兩種分支：

追求更高的精度低成本小型化(forSINS)

對(duì)更高精度的追求框架支撐系統(tǒng)的改進(jìn)–液浮,氣浮,磁懸浮精度優(yōu)于10e-7deg/h571.10高精度:靜電陀螺靜電懸浮陀螺：非接觸支撐陶瓷殼體球形轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸球形電極鈦離子泵1952Nordsieck提出

1970s后期投入實(shí)用用于慣導(dǎo)，優(yōu)于10e-7deg/h

用于太空望遠(yuǎn)鏡10e-11deg/h581.11低成本、小型化環(huán)形激光陀螺(Ringlasergyro--RLG)

1960s早期開始研制,1970s后期進(jìn)入實(shí)用光纖陀螺(FiberOpticalGyro–FOG)1970s開始研制,1980s早期進(jìn)入實(shí)用591.12振動(dòng)陀螺振動(dòng)(vibratory)陀螺

音叉(Tuningfork)

壓電(Piezoelectric)陀螺

半球諧振陀螺(Hemi-sphericalresonantgyro,HRG)

微機(jī)電(MEMS)MicroElectro-MechanicalSystemsMicromachinedElectro-MechanicalSystems601.13兩類慣導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)(PINS,orINS)(后來(lái)的Draper實(shí)驗(yàn)室)1950s–MIT研制出首套慣導(dǎo)系統(tǒng)1960s,1970s–廣泛應(yīng)用1980s–應(yīng)用逐漸縮減，限于戰(zhàn)略高端捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)(SINS)1960s–思想提出1970s–理論已完善，產(chǎn)品還不成熟1980s–應(yīng)用迅速增長(zhǎng).611.13微慣性技術(shù)發(fā)展史微慣性技術(shù)：20世紀(jì)90年代以后，繼微米/納米技術(shù)成功應(yīng)用于大規(guī)模集成電路制作，采用微電子機(jī)械加工技術(shù)（MEMT）制造的各種微傳感器和微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）脫穎而出，微結(jié)構(gòu)傳感器是微機(jī)電系統(tǒng)的重要組成部分，而微結(jié)構(gòu)慣性傳感器又是微傳感器中目前發(fā)展最快、最具有實(shí)用性的產(chǎn)品之一。微機(jī)電陀螺目前的最高精度指標(biāo)約為1-10°／h，下一步的發(fā)展目標(biāo)是0.1-1°／h.微加速度計(jì)目前最高精度約為100μg，下一步10μg。621.13微慣性技術(shù)發(fā)展史微慣性集成測(cè)量系統(tǒng)基本概念與原理：631.14微慣性儀表原理微慣性儀表的基本原理：

微機(jī)械慣性傳感器是集微型精密機(jī)械、微電子學(xué)、半導(dǎo)體集成電路工藝等新技術(shù)于一身的世界前沿性新技術(shù)，它的出現(xiàn)使慣性技術(shù)產(chǎn)生了一次新的飛躍，微慣性器件的工作原理仍然是經(jīng)典力學(xué)中的牛頓定律。微陀螺利用哥氏效應(yīng)：a=ω×ν微加速度計(jì)利用慣性第二定律：F=ma64與傳統(tǒng)慣性器件相比，微慣性器件具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：(1)器件微型化、集成化，尺寸達(dá)到微米數(shù)量級(jí)，因而體積小，重量輕，成本低，適于批量化生產(chǎn)；(2)測(cè)量范圍大，可靠性高，功耗低，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化。1.15微慣性儀表特點(diǎn)65微機(jī)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是研制微機(jī)電慣性儀表。其體積小、重量輕、低成本、可靠性高、和抗惡劣環(huán)境等諸多優(yōu)越性能使其廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域、玩具、游戲機(jī)及體育設(shè)施等消費(fèi)類領(lǐng)域。1.15微慣性儀表66微機(jī)電陀螺儀

陀螺儀是敏感殼體相對(duì)慣性空間的角運(yùn)動(dòng)的裝置。其英文名為“Gyroscope”或“Gyro”，來(lái)自希臘文，其意即為“旋轉(zhuǎn)敏感器”。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，相繼發(fā)現(xiàn)了數(shù)十種物理效應(yīng)可以被用來(lái)敏感相對(duì)于慣性空間的角運(yùn)動(dòng)，人們亦把陀螺儀這一名稱擴(kuò)展到?jīng)]有剛體轉(zhuǎn)子而功能與經(jīng)典陀螺儀等同的敏感器。1.15微慣性儀表67目前常見的微機(jī)械角速度傳感器有雙平衡環(huán)結(jié)構(gòu)、懸臂梁結(jié)構(gòu)、音叉結(jié)構(gòu)、振動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)等。目前實(shí)現(xiàn)的微機(jī)械陀螺的精度在10°/h左右，國(guó)外較高精度的微陀螺的精度在1°/h左右，離慣性導(dǎo)航系統(tǒng)所需的0.1°/h還有距離。微機(jī)電振動(dòng)陀螺儀的振子結(jié)構(gòu)一般設(shè)計(jì)成具有相互正交的驅(qū)動(dòng)/檢測(cè)模態(tài)，而且兩模態(tài)的諧振頻率越接近，越能高靈敏度地檢出哥氏力。1.15微慣性儀表68微陀螺儀廣闊的應(yīng)用前景，使國(guó)內(nèi)外對(duì)其作了大量研究，國(guó)外從事微機(jī)械陀螺的研制與生產(chǎn)起步較早，研制單位也很多。國(guó)外研制微機(jī)電陀螺儀的單位主要有：美國(guó)Sperry公司、美國(guó)Draper實(shí)驗(yàn)室公司、美國(guó)的AD公司、德雷珀實(shí)驗(yàn)室（CSDL）、BAE公司、通用電器公司（GEC）等，其中通用已大量生產(chǎn)用于A-10飛機(jī)增穩(wěn)系統(tǒng)的VYRO壓電振動(dòng)陀螺）。1.15微慣性儀表69在美軍方資助下，1988年德雷珀實(shí)驗(yàn)室率先研制出框架式角振動(dòng)陀螺儀。其第二代微機(jī)械陀螺儀——音叉式線振動(dòng)陀螺儀(TFG)于1993年5月研制成功。日本東北大學(xué)1994年研制出音叉式線振結(jié)構(gòu)的微陀螺日本村田制作所于1995年9月研制出諧振式微機(jī)械陀螺儀瑞士Neuchatel大學(xué)的微結(jié)構(gòu)技術(shù)研究所于1998年研制出采用音叉結(jié)構(gòu)的電磁激勵(lì)壓敏電橋檢測(cè)方式的陀螺.1.15微慣性儀表70國(guó)內(nèi)從事微機(jī)械陀螺的單位主要有：清華大學(xué)中電26所中電十三所東南大學(xué)復(fù)旦大學(xué)中北大學(xué)在一些關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)上，樣機(jī)所達(dá)到的程度與國(guó)外的產(chǎn)品尚有不少差距。1.15微慣性儀表71微機(jī)電加速度計(jì)（MicroAccelerometer）微加速度計(jì)是用來(lái)測(cè)量載體線加速度的裝置（其英文名為:Accelerometer），并可以通過(guò)積分，提供速度和位移的信息。微加速度計(jì)還可以和微型陀螺儀組合構(gòu)成微型慣性測(cè)量單元(MIMU)，用于戰(zhàn)術(shù)武器、智能炮彈的制導(dǎo)系統(tǒng)，微小衛(wèi)星的測(cè)控系統(tǒng)，以及汽車、機(jī)器人等的測(cè)控系統(tǒng)中。1.15微慣性儀表72微加速度計(jì)的類型較多，按檢測(cè)質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方式來(lái)分，有角振動(dòng)方式和線振動(dòng)方式加速度計(jì)；按檢測(cè)質(zhì)量的支承方式來(lái)分有：扭擺式、懸臂梁式、和彈簧支撐式；按信號(hào)檢測(cè)的方式來(lái)分有：電容式、電阻式、諧振式、熱對(duì)流式和隧道電流式等；按控制方式來(lái)分，有開環(huán)式和閉環(huán)式之分。目前在微機(jī)械加速度計(jì)的研制過(guò)程中，傳感器輸出的微弱信號(hào)的檢測(cè)一直是困擾研究人員的突出問(wèn)題。1.15微慣性儀表73國(guó)內(nèi)研制微機(jī)電加速度計(jì)的單位有：北京大學(xué)微電子所，清華大學(xué)、上海冶金所、電子信息產(chǎn)業(yè)部十三所、信息產(chǎn)業(yè)部第四十九所，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中北大學(xué)等十多家單位。中北大學(xué)研制的彈載高過(guò)載加速度計(jì)、小量程高精度加速度計(jì)、復(fù)合量程加速度計(jì)等目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航空、航天與兵器等領(lǐng)域。1.15微慣性儀表74微機(jī)電慣性測(cè)量組合-1

德雷珀試驗(yàn)室1994年研制出的微機(jī)電慣性測(cè)量組合，由六個(gè)傳感器組成，包括三個(gè)微機(jī)械陀螺儀和三個(gè)微機(jī)械加速度計(jì)，配置在立方體的三個(gè)正交平面上。陀螺零偏穩(wěn)定性為10°/h，加速度計(jì)零偏穩(wěn)定性為250μg。整個(gè)微慣性測(cè)量組合的尺寸為2cm×2cm×0.5cm，質(zhì)量約5g，功率小于1W；1.15微慣性儀表75微機(jī)電慣性測(cè)量組合-2

1998年，美國(guó)桑地壓國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（SNL）及BSAC將一個(gè)敏感x，y平面角速度運(yùn)動(dòng)的二維微陀螺和一個(gè)敏感垂直軸向即z方向角速度的一維微陀螺及三維加速度計(jì)以及相應(yīng)測(cè)試電路集成在一塊芯片上，芯片邊長(zhǎng)1cm。微機(jī)電慣性測(cè)量組合的電子線路由三部分組成：傳感器電路組件、轉(zhuǎn)換電路組件和數(shù)據(jù)處理組件。最終目標(biāo)是將所有功能模塊集成在一塊硅片上。1.15微慣性儀表76陀螺儀和加速度計(jì)在航空、航海、航天、兵器以及其他一些民用領(lǐng)域有著十分廣泛和重要的應(yīng)用。以陀螺儀和加速度計(jì)為核心部件的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)成為現(xiàn)代飛機(jī)、大型艦只和潛艇的一種重要導(dǎo)航設(shè)備，而慣性制導(dǎo)系統(tǒng)則成為戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、戰(zhàn)略導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈和運(yùn)載火箭的一種重要制導(dǎo)設(shè)備。尤其對(duì)體現(xiàn)國(guó)防尖端科學(xué)技術(shù)水平的三大戰(zhàn)略武器（洲際導(dǎo)彈、遠(yuǎn)程轟炸機(jī)和核潛艇）來(lái)說(shuō)，如果沒有精確可靠的慣導(dǎo)系統(tǒng)，就不可能發(fā)揮其應(yīng)有的戰(zhàn)略威懾作用。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域771.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域78航海上的應(yīng)用

慣性技術(shù)用在航海上主要是提供精確可靠的航向基準(zhǔn)和方位基準(zhǔn)，通常用于以下系統(tǒng)中：艦船姿態(tài)和航向測(cè)量航位推算系統(tǒng)武器發(fā)射系統(tǒng)導(dǎo)彈指揮系統(tǒng)艦載設(shè)備（火炮控制、魚雷、導(dǎo)彈等）1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域79

地面導(dǎo)航中的應(yīng)用

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是立體化戰(zhàn)爭(zhēng)，要求各軍、兵種協(xié)同作戰(zhàn)。對(duì)陸軍而言，為在復(fù)雜的地理環(huán)境和各種外界干擾條件下迅速地調(diào)動(dòng)地面部隊(duì)，有效地發(fā)揮地面火力，也需要精確的定位和定向。于是，慣導(dǎo)系統(tǒng)被應(yīng)用到陸軍炮兵測(cè)位和地面戰(zhàn)車導(dǎo)航。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域80坦克、裝甲戰(zhàn)車等地面作戰(zhàn)平臺(tái)，不僅應(yīng)具有高機(jī)動(dòng)能力和運(yùn)動(dòng)中射擊能力，而且應(yīng)隨時(shí)掌握自己、友軍、敵軍的位置，以便協(xié)同作戰(zhàn)。自行火炮之類的作戰(zhàn)車輛，則必須能頻繁和隨機(jī)地運(yùn)動(dòng)、停止、快速瞄準(zhǔn)和射擊，然后迅速轉(zhuǎn)移到新的射擊陣地。這種作戰(zhàn)方式要求地面作戰(zhàn)平臺(tái)具有地面導(dǎo)航能力，即能不斷測(cè)量位置的變化，準(zhǔn)確確定當(dāng)前的位置，精確保持動(dòng)態(tài)姿態(tài)基準(zhǔn)。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域81

航天上的應(yīng)用

慣性技術(shù)應(yīng)用在航天上提供姿態(tài)控制，包括：航天飛行器對(duì)地定向航天飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域82

航空上的應(yīng)用

慣性技術(shù)在航空上主要用于提供飛機(jī)的姿態(tài)和航向等信息，通常用于以下系統(tǒng)中：飛機(jī)姿態(tài)測(cè)量飛行控制系統(tǒng)（自動(dòng)駕駛儀、自動(dòng)穩(wěn)定器）機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)武器投放系統(tǒng)航空照相系統(tǒng)1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域83

微慣性器件在軍事上的應(yīng)用模式

1、作為傳統(tǒng)慣性器件的替代品，包括精度、可靠性和體積在內(nèi)的許多性能都得到提高，而價(jià)格降低。例如應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)尋的頭的穩(wěn)定、自動(dòng)駕駛儀、短程導(dǎo)彈、魚雷引信、低成本姿態(tài)航向參考系統(tǒng)等領(lǐng)域。

2、實(shí)現(xiàn)新功能和新應(yīng)用，如小型制導(dǎo)彈藥、制導(dǎo)炸彈、智能炮彈、智能引信、單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)、無(wú)人駕駛飛機(jī)等。

3、利用慣性測(cè)量組合進(jìn)行精確制導(dǎo)，例如應(yīng)用于聯(lián)合攻擊彈藥、風(fēng)偏修正彈藥彈箱、聯(lián)合防區(qū)外攻擊系統(tǒng)。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域84

硅微慣性器件在軍事上的應(yīng)用領(lǐng)域1、彈的安全保險(xiǎn)與引爆裝置

彈藥在貯運(yùn)過(guò)程中要求安全保險(xiǎn)在戰(zhàn)斗中又能可靠引爆，不出現(xiàn)“啞彈”啞彈戰(zhàn)時(shí)會(huì)延誤戰(zhàn)機(jī)，而戰(zhàn)后“啞彈”的排除既費(fèi)時(shí)，費(fèi)錢，又十分危險(xiǎn)。在大規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)中，投彈量可達(dá)天文數(shù)字，如啞彈僅占1-2%，其數(shù)量也相當(dāng)可觀的，因此，確保各類彈可靠引爆是國(guó)防科技中一個(gè)非常重要的課題。微加速度傳感器應(yīng)用于彈的引爆，可大幅度提高引爆的可靠性及貯存的安全性。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域852、常規(guī)兵器的智能化改造

當(dāng)前武器庫(kù)中，絕大多數(shù)炮彈或炸彈尚未采用制導(dǎo)，命中率較低，將微慣性測(cè)量器件用于常規(guī)彈上進(jìn)行慣性制導(dǎo)與控制，可極大地提高其命中率。若硅微慣性制導(dǎo)器件與全球定位系統(tǒng)(GPS)結(jié)合使用，便可精確定位，以代替十分昂貴的自動(dòng)尋的系統(tǒng)或目標(biāo)指示器，從而可比較準(zhǔn)確地?fù)糁心繕?biāo)。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域86研究表明：

從30km外攻擊20×30m2目標(biāo)時(shí)，對(duì)于非制導(dǎo)炮彈，彈著點(diǎn)散布直徑為250m；若要求擊中概率達(dá)90%，則需用364發(fā)炮彈。若改用慣性制導(dǎo)，則彈著點(diǎn)散布直徑為64m，如擊中概率維持不變，則只需發(fā)射30發(fā)炮彈，彈藥消耗降低了10倍。提高命中率在戰(zhàn)斗中具有重要意義，還可大大減輕后勤負(fù)擔(dān)和軍火的消耗，提高部隊(duì)作戰(zhàn)的機(jī)動(dòng)性和戰(zhàn)斗力，減少自身的傷亡。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域87

微慣性器件具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高等特點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，硅微慣性制導(dǎo)彈可經(jīng)受火炮發(fā)射時(shí)30,000g的加速度，也能經(jīng)受住反坦克彈發(fā)射時(shí)100,000g的加速度，因而可以用在榴彈炮、迫擊炮、或火箭上。從技術(shù)上看，硅微慣性制導(dǎo)方案是完全可行的。因此，制導(dǎo)用的硅微慣性測(cè)量器件需求量非常之大。例如，美國(guó)國(guó)防部有關(guān)部門推算，在和平時(shí)期，每年大約使用25-50萬(wàn)只硅微慣性測(cè)量器件來(lái)逐步改造現(xiàn)有的非制導(dǎo)彈藥。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域88

實(shí)戰(zhàn)表明，來(lái)自中/高空的、采用精確制導(dǎo)彈藥的空中打擊是改進(jìn)生存率和增大目標(biāo)覆蓋的最有效的方式。但采用標(biāo)準(zhǔn)的戰(zhàn)術(shù)子母彈(TMD)時(shí)，為保證投放精度，必須采取低空投放。為有助于從較遠(yuǎn)的防區(qū)外距離上實(shí)施精確的中/高空投放，美空軍于1994年啟動(dòng)了一項(xiàng)稱為“風(fēng)力修正子母彈”(WCMD)的計(jì)劃。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域893、中、近程戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的高g值侵徹控制

為了殺傷運(yùn)動(dòng)中的裝甲車輛，摧毀深埋地下的重型工事，以及破壞機(jī)場(chǎng)跑道等，美軍方從20世紀(jì)70年代即開始研制小型的、空投或炮射的、終端帶制導(dǎo)的高效侵徹子彈藥。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域904、MEMS智能定向與定深引信

目前，國(guó)外侵徹彈藥所用引信主要有固定延時(shí)引信、可調(diào)延時(shí)引信、硬目標(biāo)靈巧引信。硬目標(biāo)靈巧引信采用加速度計(jì)識(shí)別兩種不同的目標(biāo)介質(zhì)，加速度計(jì)檢測(cè)和計(jì)算空穴及硬目標(biāo)層數(shù)。美國(guó)海軍海面武器研究中心參加了美國(guó)國(guó)防部MEMS計(jì)劃中的“武器安全、保險(xiǎn)和引暴的MEMS傳感器及其應(yīng)用”的研究，其目的是探索MEMS技術(shù)在下一代魚雷引信安全系統(tǒng)中的應(yīng)用。我國(guó)從90年代中期就開始了微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)在引信中的應(yīng)用研究。并提出了微加速度傳感器作為一種可以廣泛用于引信安全系統(tǒng)的微器件，可用于彈丸在侵徹目標(biāo)時(shí)，侵徹深度的確定和穿透介質(zhì)層數(shù)的探測(cè)。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域915、姿態(tài)控制穩(wěn)定平臺(tái)飛機(jī)、導(dǎo)彈、坦克、艦船等軍事設(shè)備上，各類平臺(tái)用得很多，典型的穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)需用加速度傳感器和陀螺各3只。微加速度傳感器和陀螺由于其許多優(yōu)點(diǎn)可望在平臺(tái)系統(tǒng)使用。微陀螺還可用于航空航天電子設(shè)備、自動(dòng)駕駛儀、炮座、坦克轉(zhuǎn)塔、跟蹤天線和彈射座椅上。目前，微陀螺雖然在可靠性和技術(shù)成熟程度上比不上硅微加速度傳感器，但是在實(shí)驗(yàn)室已能提供性能相當(dāng)好的樣品，因而近期有望推出應(yīng)用微慣性測(cè)量元件的平臺(tái)。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域926、魚雷、反坦克導(dǎo)彈的定向當(dāng)采用由GPS改進(jìn)的慣性制導(dǎo)封裝件后，可賦予導(dǎo)彈以打擊運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的能力。美三軍均有這類武器的研制計(jì)劃，其中的低成本自主攻擊系統(tǒng)(LOCAAS)是空軍的一項(xiàng)計(jì)劃。“盧卡斯”(LOCAAS)是美空軍正在開發(fā)的一種新型導(dǎo)彈，它代表了終端制導(dǎo)彈藥的一個(gè)新方向，即成為一種小型的、可在空中巡邏的、自動(dòng)駕駛的武器。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域937、人員與車輛的導(dǎo)航集成單片式微慣性測(cè)量元件可用于地面導(dǎo)航。目前雖然GPS可以精確定位，但需要有4顆或4顆以上衛(wèi)星才能準(zhǔn)確定位。在叢林、山谷或城市中，這些條件有時(shí)得不到滿足,因此GPS定位尚有一定局限性。微慣性測(cè)量組合由于其漂移較大尚不能單獨(dú)地、長(zhǎng)期地進(jìn)行精確導(dǎo)航。為克服上述困難，可將GPS與微慣性測(cè)量組合結(jié)合使用。用GPS對(duì)微慣性測(cè)量組合校準(zhǔn)，GPS無(wú)法定位的地區(qū)，采用微慣性測(cè)量組合作輔助導(dǎo)航。作為近期目標(biāo)，要求微慣性測(cè)量組合在GPS校準(zhǔn)之后，在2-4小時(shí)內(nèi)仍可用它進(jìn)行準(zhǔn)確的導(dǎo)航。

1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域948、應(yīng)用于小型、微型和納米衛(wèi)星衛(wèi)星的種類繁多，有用作科學(xué)試驗(yàn)的、物理探測(cè)的、氣象觀測(cè)的、實(shí)用通訊的、電視轉(zhuǎn)播。在80年代前，人們?yōu)榱俗非笮l(wèi)星性能的完善，也為了推動(dòng)強(qiáng)有力的運(yùn)載火箭的發(fā)展，使衛(wèi)星的體積和重量愈來(lái)愈大，其結(jié)果是發(fā)射成本越來(lái)越高。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是微米/納米技術(shù)的興起，使那些曾經(jīng)安裝在航天器上的零部件的體積和重量大大縮小，使其安裝到非常小的衛(wèi)星上去成為可能，于是就有了小型、微型和納米衛(wèi)星的概念。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域95隨著衛(wèi)星尺寸重量的小型化發(fā)展，現(xiàn)有的衛(wèi)星用慣性姿態(tài)敏感器與控制裝置已不能滿足要求，必須由尺寸更小、重量更輕的微型慣性器件取而代之。納米衛(wèi)星更是在硅基片上堆砌各種專用集成微型儀器的芯片衛(wèi)星，在這些芯片上，集成了制導(dǎo)、導(dǎo)航、控制、姿態(tài)控制、熱控制、推進(jìn)、能源和通訊等航天系統(tǒng)。是一種新概念、新模式的衛(wèi)星。要求慣性器件的集成度更高、性能更好。

1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域96慣性技術(shù)與微慣型儀表在民用方面的應(yīng)用

除軍用領(lǐng)域外，慣性技術(shù)的應(yīng)用范圍還擴(kuò)展到眾多民用領(lǐng)域。以慣導(dǎo)系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的慣性測(cè)量和慣性定位系統(tǒng)，可以用于大地測(cè)量、地圖繪制、海洋調(diào)查、地球物理勘探、管道鋪設(shè)選線、石油鉆井定位和機(jī)器人等要大范圍測(cè)量及精確定位的場(chǎng)合。1.16微慣性測(cè)量技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域97參考書98作業(yè)1、簡(jiǎn)述微慣性技術(shù)的基本概念。2、微慣性器件的特點(diǎn)是什么？3、簡(jiǎn)答慣性導(dǎo)航與慣性制導(dǎo)的概念，及二者區(qū)別。4、簡(jiǎn)述微慣性器件在常規(guī)武器智能化改造中的應(yīng)用99第2章微慣性測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)100地球的形狀1、地球形狀的不同近似模型及重力場(chǎng)特性101第二種近似模型——橢球體1、地球形狀的不同近似模型及重力場(chǎng)特性

a——長(zhǎng)半軸，在赤道平面內(nèi)；

b——短半軸，與地球自轉(zhuǎn)鈾重合。旋轉(zhuǎn)橢球的扁率(橢球度)為：102第二種近似模型——橢球體1、地球形狀的不同近似模型及重力場(chǎng)特性三種最常用的橢球的尺寸和橢球度

克拉克橢球參數(shù)在美國(guó)使用；海福特橢球參數(shù)在西歐使用；克拉索夫斯基橢球在蘇聯(lián)使用。目前我國(guó)在測(cè)量中采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)。目前在導(dǎo)航定位計(jì)算中采用第二近似，已經(jīng)足夠精確了。

103第三種近似模型——旋轉(zhuǎn)橢球1、地球形狀的不同近似模型及重力場(chǎng)特性在與赤道相平行的各個(gè)地球截面內(nèi)，地球的截面也不是一個(gè)圓形，而是一個(gè)橢圓。事實(shí)上，通過(guò)人造地球衛(wèi)星的測(cè)量，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)地球的北極要高出參考橢球一定值，在南極要凹進(jìn)去一定值，地球的形狀象一個(gè)扁平的梨形體。當(dāng)然，實(shí)際的地球表面遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜得多。除高山、峽谷，還有很多人造的設(shè)施，改變了地球的形狀。104真實(shí)的地球形狀描述1、地球形狀的不同近似模型及重力場(chǎng)特性通過(guò)測(cè)量，地球北極凸出，南極凹陷，類似一個(gè)梨形旋轉(zhuǎn)橢球體，并且表面有不同的地形地貌，因此這種不規(guī)則的球體無(wú)法用數(shù)學(xué)模型表達(dá)，在導(dǎo)航中不用它來(lái)描述地球形狀。105地球?qū)Ш降幕緟?shù)——WGS841、地球形狀的不同近似模型及重力場(chǎng)特性WGS84模型

Re=6378137ｍ(赤道平面半徑，長(zhǎng)半徑)Ｒn=6356752ｍ(極軸半徑，短半徑）ｆ=(Ｒe-Ｒn)/Ｒe=1/298.257（橢圓度）ωie=7.292115e-5rad/s=15.041deg/hＧ0=9.78049m/s2

106地球重力場(chǎng)特性——重力異常1、地球形狀的不同近似模型及重力場(chǎng)特性與地球形狀直接有聯(lián)系的是地球重力場(chǎng)特性。由于地球有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，地球表面物體單位質(zhì)量除受地心引力J作用外，還受地球自轉(zhuǎn)離心力F的作用，重力G是J和F的合力，因此G不指向地心。G=J+Fg0=9.78049為赤道面上的重力加速度

φ——地理緯度

h——高度107四種垂線2、垂線與緯度地球表面某點(diǎn)的緯度，是該點(diǎn)垂線方向與赤道平面之間的夾角。由于地球是一個(gè)不規(guī)則的球體，因此，垂線可以有不同的定義，導(dǎo)致緯度的定義也變得相對(duì)復(fù)雜。

地心垂線—地球表面一點(diǎn)與地心的連線引力垂線—地球引力的方向測(cè)地垂線—地球橢球體表面一點(diǎn)的法線方向重力垂線—重力的方向，也稱天文垂線108四種緯度2、垂線與緯度對(duì)應(yīng)不同的垂線定義，有不同的緯度定義：

地心緯度——地心垂線與赤道平面之間的夾角引力緯度——引力垂線與赤道平面之間的夾角測(cè)地緯度——橢球法線方向與赤道平面之間的夾角，它是通過(guò)大地測(cè)量定出的緯度,也稱大地緯度天文緯度——重力垂線與赤道平面之間的夾角，它是通過(guò)天文方法測(cè)定的緯度109緯度的應(yīng)用2、垂線與緯度上述四種緯度各不相同。在一般的工程技術(shù)中應(yīng)用地心緯度的概念，實(shí)際上是把地球視為圓球體。由于地球橢球體的表面和大地水準(zhǔn)面也不完全相符，因此天文緯度和測(cè)地緯度也不一致,但這二者的偏差很小，一船不超過(guò)30角秒，通?？梢院雎?，所以統(tǒng)稱為地理緯度。在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，計(jì)算出的緯度是地理緯度，而不是地心緯度。110ωie=7.292115e-5rad/s=15.041deg/h3、地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及自轉(zhuǎn)角速度111四個(gè)坐標(biāo)系4、微慣性測(cè)量常用的坐標(biāo)系慣性測(cè)量的基礎(chǔ)是精確定義一系列的笛卡兒參考坐標(biāo)系，每一個(gè)坐標(biāo)系都是正交的右手坐標(biāo)系或軸系。對(duì)地球上進(jìn)行的導(dǎo)航，所定義的坐標(biāo)系要將慣導(dǎo)系統(tǒng)的測(cè)量值與地球的主要方向聯(lián)系起來(lái)。也就是說(shuō)，當(dāng)在近地面導(dǎo)航時(shí)，該坐標(biāo)系具有實(shí)際意義。因此，習(xí)慣上將原點(diǎn)位于地球中心、相對(duì)于恒星固定的坐標(biāo)系定義為慣性參考坐標(biāo)系。用于陸地導(dǎo)航的固連于地球的參考坐標(biāo)系和當(dāng)?shù)氐乩韺?dǎo)航坐標(biāo)系。112慣性坐標(biāo)系——地球坐標(biāo)系4、微慣性測(cè)量常用的坐標(biāo)系慣性坐標(biāo)系(i系)。原點(diǎn)位于地球中心，坐標(biāo)軸相對(duì)于恒星無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸向定義為OXi、OYi、OZi。其中OZi的方向與地球極軸的方向一致(假定極軸方向保持不變)，OXi、OYi在地球赤道平面內(nèi)。地球坐標(biāo)系(e系)。原點(diǎn)位于地球中心，坐標(biāo)軸與地球固連，軸向定義為OXe、OYe、OZe，其中OZe沿地球極軸方向，OXe軸沿格林尼治子午面和地球赤道平面交線。地球坐標(biāo)系相對(duì)于慣性坐標(biāo)系繞OZi軸以角速度Ω轉(zhuǎn)動(dòng)。113地理坐標(biāo)系——載體坐標(biāo)系4、微慣性測(cè)量常用的坐標(biāo)系導(dǎo)航坐標(biāo)系(n系)。是一種當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系，原點(diǎn)位于導(dǎo)航系統(tǒng)所處的位置P點(diǎn)，坐標(biāo)軸指向北、東和當(dāng)?shù)卮咕€方向(向下)。導(dǎo)航坐標(biāo)系相對(duì)于地球固連坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角速率、取決于P點(diǎn)相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)，通常稱為轉(zhuǎn)移速率。載體坐標(biāo)系(b系)。它是一個(gè)正交坐標(biāo)系，軸向分別沿安裝有導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)載體的橫滾軸、俯仰軸和偏航軸。1144、微慣性測(cè)量常用的坐標(biāo)系115載體的姿態(tài)角和位置定義4、微慣性測(cè)量常用的坐標(biāo)系載體的俯仰（縱搖）角、橫滾（橫搖）角和航向（偏航）角統(tǒng)稱為姿態(tài)角。載體的姿態(tài)角就是根據(jù)載體坐標(biāo)系相對(duì)地理坐標(biāo)系或地平坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)角來(lái)確定的。在地球表面或表面附近，運(yùn)載體所在點(diǎn)p的位置通常用經(jīng)度，緯度和高度h表示。116補(bǔ)充——儀表坐標(biāo)系、計(jì)算坐標(biāo)系4、微慣性測(cè)量常用的坐標(biāo)系儀表坐標(biāo)系(d系)。是由三軸微陀螺儀（或微加速度計(jì)）敏感軸構(gòu)成的坐標(biāo)系，理論上，在捷聯(lián)微慣性測(cè)量應(yīng)用模式中，儀表坐標(biāo)系應(yīng)當(dāng)與載體坐標(biāo)系完全一致，實(shí)際中總會(huì)不重合，因此需要測(cè)試標(biāo)定。計(jì)算坐標(biāo)系(k系)。它是指由姿態(tài)矩陣所對(duì)應(yīng)的數(shù)字平臺(tái)，即假想中的導(dǎo)航坐標(biāo)系。通常它與導(dǎo)航坐標(biāo)系也會(huì)有差別，之間的誤差角即為姿態(tài)角誤差。117坐標(biāo)變換5、不同坐標(biāo)系之間的關(guān)系及其坐標(biāo)變換方法在慣性導(dǎo)航中，經(jīng)常要把一個(gè)坐標(biāo)系中各軸的物理量轉(zhuǎn)換到另外的坐標(biāo)系上。為此必須進(jìn)行坐標(biāo)變換。從一個(gè)直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到另一個(gè)直角坐標(biāo)系，可采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)的方法。假定兩坐標(biāo)系起始時(shí)重合，然后使其中一個(gè)繞相應(yīng)軸轉(zhuǎn)過(guò)某一角度。根據(jù)需要，可分別再繞另兩個(gè)軸作第二、第三次旋轉(zhuǎn)，直至形成新坐標(biāo)系為止。118地球坐標(biāo)系相對(duì)慣性坐標(biāo)系5、不同坐標(biāo)系之間的關(guān)系及其坐標(biāo)變換方法地球坐標(biāo)系(e)相對(duì)于地心慣性坐標(biāo)系（i)的旋轉(zhuǎn)角速度向量為地球自轉(zhuǎn)角速度。在慣性系中表示為：在地球系中表示為：

Ωie=[00-Ω]在導(dǎo)航系中表示為：119導(dǎo)航/地理坐標(biāo)系相對(duì)地球坐標(biāo)系5、不同坐標(biāo)系之間的關(guān)系及其坐標(biāo)變換方法導(dǎo)航坐標(biāo)系(n)相對(duì)于地球坐標(biāo)系（e)的旋轉(zhuǎn)角速度向量為導(dǎo)航坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)移速率。120載體坐標(biāo)系相對(duì)地理坐標(biāo)系5、不同坐標(biāo)系之間的關(guān)系及其坐標(biāo)變換方法載體坐標(biāo)系(b)相對(duì)于地理坐標(biāo)系（n)的旋轉(zhuǎn)角速度向量為載體坐標(biāo)系的姿態(tài)角速率。121載體坐標(biāo)系相對(duì)慣性坐標(biāo)系5、不同坐標(biāo)系之間的關(guān)系及其坐標(biāo)變換方法載體坐標(biāo)系(b)相對(duì)于慣性坐標(biāo)系（i)的旋轉(zhuǎn)角速度向量即為三軸角速率陀螺儀敏感角速率。

ωib=ωie+ωen+ωnb122哥氏加速度6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念從運(yùn)動(dòng)學(xué)知，當(dāng)動(dòng)點(diǎn)相對(duì)某一動(dòng)參考系作相對(duì)線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)該動(dòng)系又在作轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則動(dòng)點(diǎn)會(huì)受到哥氏加速度。哥氏加速度的形成原因：當(dāng)動(dòng)點(diǎn)的牽連運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，牽連轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使相對(duì)速度的方向不斷發(fā)生改變，這種原因造成了相對(duì)速度的變化，產(chǎn)生哥氏加速度。簡(jiǎn)言之，哥氏加速度是由相對(duì)運(yùn)動(dòng)與牽連轉(zhuǎn)動(dòng)的共同作用形成的。123哥氏加速度6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念哥氏加速度的方向垂直于牽連角速度與相對(duì)速度所組成的平面，從沿最短路徑握向的右手旋進(jìn)方向即為的方向。哥氏加速度的大小為：哥氏加速度的方向仍按右手旋進(jìn)規(guī)則確定。124絕對(duì)加速度6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念絕對(duì)速度表達(dá)式：絕對(duì)加速度表達(dá)式：載體相對(duì)慣性空間的加速度，即絕對(duì)加速度載體相對(duì)地球的加速度，即相對(duì)加速度地球自轉(zhuǎn)引起的牽連點(diǎn)的向心加速度，它是載體牽連加速度的又一部分載體相對(duì)地球速度與地球自轉(zhuǎn)的相互影響形成的附加加速度，即哥氏加速度125比力方程——加速度計(jì)的工作原理6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念基于經(jīng)典的牛頓力學(xué)定律，其力學(xué)模型如下圖。敏感質(zhì)量借助彈簧被約束在儀表殼內(nèi)，并通過(guò)阻尼器與儀表殼體相聯(lián)。當(dāng)沿加速度計(jì)的敏感軸方向無(wú)加速度輸入時(shí)，質(zhì)量塊相對(duì)儀表殼體處于零位。當(dāng)載體沿敏感軸方向以加速度a相對(duì)慣性空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，儀表殼體也隨之作加速運(yùn)動(dòng)，但質(zhì)量塊由于保持原來(lái)的慣性，故它朝著與加速度反方向相對(duì)殼體位移而壓縮(或拉伸)彈簧。當(dāng)相對(duì)位移量達(dá)一定值時(shí)，彈簧受壓(或受拉)變形所給出的彈簧力使質(zhì)量塊以同一加速度a相對(duì)慣性空間運(yùn)動(dòng)。126比力方程——運(yùn)動(dòng)加速度作用時(shí)的效果6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念穩(wěn)態(tài)情況，有如下關(guān)系成立：即穩(wěn)態(tài)時(shí)質(zhì)量塊的相對(duì)位移量與載體的加速度成正比。特別注意：彈簧作用力方向與運(yùn)動(dòng)加速度方向相同。127比力方程——引力加速度6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念由于地球、月球、太陽(yáng)和其它天體存在著引力場(chǎng)，因此加速度計(jì)的測(cè)量將受到引力的影響。暫不考慮載體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)加速度，設(shè)加速度計(jì)的質(zhì)量塊受到沿敏感軸方向的引力mG(G為引力加速度)的作用，則質(zhì)量塊將沿著引力作用方向相對(duì)殼體位移而拉伸(或壓縮)彈簧。當(dāng)相對(duì)位移量達(dá)一定值時(shí)，彈簧受拉(或受壓)所給出的彈簧力(為位移量)恰與引力相平衡。在此穩(wěn)態(tài)情況，有如下關(guān)系成立：即穩(wěn)態(tài)時(shí)質(zhì)量塊的相對(duì)位移量xo與引力加速度G成正比。128比力方程——引力加速度作用時(shí)的效果6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念特別注意：彈簧作用力方向與引力加速度方向相反129比力方程——運(yùn)動(dòng)加速度與引力加速度共同作用6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念沿同一軸向的a矢量和G矢量所引起的質(zhì)量塊位移方向正好相反。綜合考慮載體運(yùn)動(dòng)加速度和引力加速度的情況下，在穩(wěn)態(tài)時(shí)質(zhì)量塊的相對(duì)位移量為：當(dāng)載體垂直自由降落，即以a=g沿敏感軸正向運(yùn)動(dòng)時(shí)，因沿敏感軸正向有引力加速度G=g，故質(zhì)量塊的相對(duì)位移量為：在慣性技術(shù)中，通常把加速度計(jì)輸出量稱為“比力”。130比力方程6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念即作用在質(zhì)量塊上的外力包括彈簧力和引力，根據(jù)牛頓第二定律，可以寫出：131比力方程6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念由此可知，比力代表了作用在質(zhì)量塊單位質(zhì)量上的彈簧力。因?yàn)楸攘Φ拇笮∨c彈簧變形量成正比，而加速度計(jì)輸出電壓的大小正是與彈簧變形量成正比，所以加速度計(jì)實(shí)際感測(cè)的量并非載體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)加速度a，而是比力f。因此，加速度計(jì)又稱比力敏感器。

132比力方程6、哥氏加速度、絕對(duì)加速度、比力的概念由于比力方程表明了加速度計(jì)所敏感的比力與載體相對(duì)地球的加速度之間的關(guān)系，所以它是慣性系統(tǒng)的一個(gè)基本方程。不論慣性系統(tǒng)的具體方案和結(jié)構(gòu)如何，該方程都是適用的。導(dǎo)航計(jì)算中需要的是載體相對(duì)地球的加速度，而加速度計(jì)不能分辯有害加速度和載體相對(duì)加速度，因此，必須從加速度計(jì)所測(cè)得的比力f中補(bǔ)償?shù)粲泻铀俣鹊挠绊?，才能得到載體相對(duì)地球的加速度，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算獲得載體相對(duì)地球的速度及位置等參數(shù)。133作業(yè)1、推導(dǎo)地理坐標(biāo)系到載體坐標(biāo)系的姿態(tài)變換矩陣。2、闡述比力的概念，并推導(dǎo)加速度計(jì)輸出的比力方程。3、簡(jiǎn)答哥氏加速度的概念，并給出其計(jì)算表達(dá)式。134第三章捷聯(lián)式慣性測(cè)量的基本原理1350、一維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理確定一維直線運(yùn)動(dòng)火車的實(shí)時(shí)速度、位置?利用加速度計(jì)測(cè)量火車沿鐵軌運(yùn)動(dòng)的加速度，可以確定火車的瞬時(shí)速度和從己知起始點(diǎn)行走的距離。

1361、二維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理

確定二維平面內(nèi)曲線運(yùn)動(dòng)火車實(shí)時(shí)速度、位置利用加速度計(jì)測(cè)量火車沿鐵軌運(yùn)動(dòng)的加速度，利用陀螺測(cè)量火車實(shí)時(shí)的角速率信息，可以確定火車的瞬時(shí)速度和從己知起始點(diǎn)行走的距離。

1371、二維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理二維捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)原理框圖1382、二維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理系統(tǒng)基本組成：包含兩個(gè)加速度計(jì)和一個(gè)單軸速率陀螺，它們剛性固連于載體上。圖中所示是所有儀表的安裝基座。加速度計(jì)的敏感軸相互垂直，且在運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)與運(yùn)載體的軸向一致，分別表示為xb和zb。陀螺儀敏感軸(Yb)垂直于加速度計(jì)的兩個(gè)敏感軸安裝，測(cè)量繞垂直于運(yùn)動(dòng)平面的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。假定在Xi和Zi表示的空間固定的參考坐標(biāo)系中導(dǎo)航，參考坐標(biāo)系和載體坐標(biāo)系間的關(guān)系下圖所示，圖中θ表示參考坐標(biāo)系和載體坐標(biāo)系之間的角位移。1393、二維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理二維捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)參考坐標(biāo)系與導(dǎo)航方程組1402、二維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中導(dǎo)航的二維捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)地理系中導(dǎo)航子午面內(nèi)運(yùn)動(dòng)1412、二維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理三個(gè)笛卡爾直角導(dǎo)航坐標(biāo)系：i、e、n1423、三維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理載體坐標(biāo)系：b1433、三維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理相對(duì)于固定坐標(biāo)系的導(dǎo)航（i系）：考慮相對(duì)于一個(gè)固定的即沒有加速度、沒有轉(zhuǎn)動(dòng)的軸系的導(dǎo)航情況。對(duì)測(cè)得的比力分量和重力場(chǎng)的估計(jì)值求和來(lái)求解相對(duì)于空間固定參考坐標(biāo)系的加速度分量。得到的加速度分量通過(guò)兩次積分，即可得到該坐標(biāo)系中的速度和位置的估計(jì)值。1443、三維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理相對(duì)于固定坐標(biāo)系的導(dǎo)航（i系）：1453、三維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理相對(duì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的導(dǎo)航（e系）：實(shí)際上，在近地面導(dǎo)航時(shí)，常常需要知道運(yùn)載體在旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系中的速度和位置的估計(jì)值。在這種情況下，由于參考坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生附加的外部力，由此導(dǎo)致對(duì)導(dǎo)航方程的修改。對(duì)修改后的導(dǎo)航方程進(jìn)行積分可直接得到運(yùn)載體的地速，也可以利用哥氏定理從慣性速度Vi中求得:1463、三維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理導(dǎo)航坐標(biāo)系的選擇：導(dǎo)航方程可以在任一選定的參考坐標(biāo)系中解算。例如，選擇地球坐標(biāo)系作為參考坐標(biāo)系，導(dǎo)航方程的解將是以地球坐標(biāo)系表示的運(yùn)載體相對(duì)于慣性系或地球系的速度估值，分別表示為。參考系選的不同，導(dǎo)航方程的表達(dá)方式也不同。1473、三維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理加速度計(jì)測(cè)量值的分解：加速度計(jì)通常提供相對(duì)于載體系的比力測(cè)量值。為了進(jìn)行導(dǎo)航，必須將比力分解到所選定的參考坐標(biāo)系中。如果選擇慣性坐標(biāo)系為參考坐標(biāo)系，則可以通過(guò)矢量左乘方向余弦矩陣將其分解在i系中，即1483、三維捷聯(lián)慣性導(dǎo)航——基本原理系統(tǒng)舉例——相對(duì)慣性系導(dǎo)航：捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)所執(zhí)行的主要功能：產(chǎn)生載體姿態(tài)的角速度測(cè)量值的處理、慣性參考系中比力測(cè)量值的分解、重力的補(bǔ)償以及對(duì)加速度估計(jì)值進(jìn)行的積分運(yùn)算(以確定載體的速度和位置)。1494、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排近地面導(dǎo)航：求解載體相對(duì)于地球固連坐標(biāo)系的速度和位置的估計(jì)值，系統(tǒng)產(chǎn)生的附加外力是參考坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)的函數(shù)。系統(tǒng)的機(jī)械編排與其應(yīng)用一起敘述。注意，這里所說(shuō)的機(jī)械編排不同，是指捷聯(lián)計(jì)算方法的不同，而不是指敏感器的布局或系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的不同。150系統(tǒng)舉例——相對(duì)慣性系導(dǎo)航：這種系統(tǒng)中，需要在慣性系中計(jì)算運(yùn)載體相對(duì)于地球的速度，即地速，用符

號(hào)表示。4、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排151系統(tǒng)舉例——相對(duì)慣性系導(dǎo)航：4、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排152系統(tǒng)舉例——相對(duì)慣性系導(dǎo)航：4、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排153系統(tǒng)舉例——相對(duì)地球坐標(biāo)系導(dǎo)航：4、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排

在這類系統(tǒng)中，地速是在與地球固連的坐標(biāo)系中表示的，即表示為。根據(jù)哥氏方程，速度相對(duì)于地球坐標(biāo)系的變化率可用慣性系下速度的變化率來(lái)表示:154系統(tǒng)舉例——相對(duì)地球系導(dǎo)航：4、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排155推廣——相對(duì)地球上某一固定點(diǎn)距離較短的導(dǎo)航：4、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排相對(duì)地球系導(dǎo)航的變化形式，可用于相對(duì)于地球上某一固定點(diǎn)的短距離導(dǎo)航。這種機(jī)械編排常應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈相對(duì)于地面跟蹤站進(jìn)行的導(dǎo)航。在這種系統(tǒng)中，地面站提供的目標(biāo)跟蹤信息可與導(dǎo)彈上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的信息進(jìn)行組合，用來(lái)給導(dǎo)彈提供彈道中段的制導(dǎo)指令。為了使導(dǎo)彈制導(dǎo)與當(dāng)?shù)卮咕€鈾和切向平頂軸地面系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，所有提供的信息都必須在同一參考坐標(biāo)系中。在這種情況下，可以定義地球固連參考坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系原點(diǎn)位于跟蹤站，坐標(biāo)軸分別指向當(dāng)?shù)卮咕€和地球表面的切平面。156注意——相對(duì)地球上某一固定點(diǎn)距離較短的導(dǎo)航：4、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排對(duì)于時(shí)間非常短的導(dǎo)航，如一些戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的應(yīng)用，可以對(duì)這種系統(tǒng)的機(jī)械編排作進(jìn)一步的簡(jiǎn)化。例如，對(duì)于導(dǎo)航周期短(一般為lOmin或更短)的情況，地球自轉(zhuǎn)對(duì)姿態(tài)計(jì)算過(guò)程的影響有時(shí)可以忽略;在速度方程中，不進(jìn)行哥氏校正也能獲得足夠的導(dǎo)航精度。在這種情況下，姿態(tài)角可以僅根據(jù)陀螺測(cè)得的轉(zhuǎn)動(dòng)速率進(jìn)行計(jì)算。需要強(qiáng)調(diào)的是，僅當(dāng)忽略地球自轉(zhuǎn)和哥氏項(xiàng)所引起的誤差處于導(dǎo)航系統(tǒng)允許的誤差范圍內(nèi)時(shí)，才能進(jìn)行這樣的簡(jiǎn)化。當(dāng)允許的陀螺誤差超過(guò)地球的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，且加速度計(jì)的允許零偏大于因忽略哥氏力而產(chǎn)生的加速度誤差時(shí)，才能使用簡(jiǎn)化方程。157系統(tǒng)舉例——相對(duì)當(dāng)?shù)氐乩韺?dǎo)航坐標(biāo)系導(dǎo)航：4、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排為了進(jìn)行繞地球的長(zhǎng)距離導(dǎo)航，最需要的是前面所述的當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系或?qū)Ш阶鴺?biāo)系中的導(dǎo)航信息。地球上的位置通過(guò)緯度(基準(zhǔn)點(diǎn)向北或向南的度數(shù))和經(jīng)度(基準(zhǔn)點(diǎn)向東或向西的度數(shù))來(lái)表示。導(dǎo)航數(shù)據(jù)用北向速度分量和東向速度分量、緯度、經(jīng)度和距地球表面的高度來(lái)表示。在這種機(jī)械編排中，導(dǎo)航坐標(biāo)系中表示的地速為，它相對(duì)于導(dǎo)航坐標(biāo)系的變化率可通過(guò)其在慣性坐標(biāo)系下的變化率表示。158系統(tǒng)舉例——相對(duì)當(dāng)?shù)氐乩韺?dǎo)航坐標(biāo)系導(dǎo)航：4、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排159系統(tǒng)舉例——相對(duì)于地球表面的加速度變化率由下列各項(xiàng)構(gòu)成：4、捷聯(lián)微慣性測(cè)量系統(tǒng)——機(jī)械編排(1)作用于載體的比力，分別由載體上的一組加速度計(jì)測(cè)量得到。(2)由旋轉(zhuǎn)地球表面的載體速度引起的加速度的校正，通常稱為哥氏加速度。(3)運(yùn)載體在地球表面運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致向心加速度的校正。例如，在地球表面朝著東向運(yùn)動(dòng)的載體，相對(duì)于慣性系描繪出的是圓形軌跡。(4)作用于載體的外部重力的補(bǔ)償。它包括由質(zhì)量引力引起的萬(wàn)有引力和由地球轉(zhuǎn)動(dòng)引起的載體的向心加速度。由于載體在空間中的運(yùn)行軌跡是圓形的，因此即使運(yùn)載體相對(duì)于地球是靜止的，后一項(xiàng)也會(huì)存在。160概述：5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法現(xiàn)在考慮用一套捷聯(lián)陀螺敏感器在運(yùn)載體內(nèi)建立參考坐標(biāo)系的方法，載體可繞任意方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)。載體相對(duì)于指定參考坐標(biāo)系的姿態(tài)，以一組數(shù)字形式儲(chǔ)存在運(yùn)載體的計(jì)算機(jī)中。利用陀螺提供的轉(zhuǎn)動(dòng)速率的測(cè)量值，儲(chǔ)存的姿態(tài)信息可以隨著載體的轉(zhuǎn)動(dòng)而更新。坐標(biāo)系是指右手直角坐標(biāo)系，在這種坐標(biāo)系中，從原點(diǎn)看，沿每一根軸的順時(shí)針方向定義為這根軸的正向轉(zhuǎn)動(dòng)，負(fù)向轉(zhuǎn)動(dòng)相反，為逆時(shí)針方向。必須記住的是，當(dāng)繞不同的軸系作一系列轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，載體姿態(tài)的變化不僅是繞每根軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度的函數(shù)，而且還是轉(zhuǎn)動(dòng)順序的函數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)的順序尤為重要。因此，各個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)順序是不可交換的。很明顯，如不考慮軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)順序，在計(jì)算姿態(tài)時(shí)將會(huì)引起很大的誤差。1613種姿態(tài)表達(dá)式：(1)方向余弦。方向余弦矩陣是一個(gè)3×3階的矩陣，矩陣的列表示載體坐標(biāo)系中的單位矢量在參考坐標(biāo)系中的投影。(2)歐拉角。從一個(gè)坐標(biāo)系到另一個(gè)坐標(biāo)系的變換可通過(guò)依次繞不同坐標(biāo)軸的3次連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)定義。從物理角度看，歐拉角表示法可能是最簡(jiǎn)單的方法之一。這3個(gè)角與穩(wěn)定平臺(tái)上一套機(jī)械框架測(cè)量的角度相二致。穩(wěn)定平臺(tái)的軸系代表參考坐標(biāo)系，平臺(tái)外框通過(guò)軸承與運(yùn)載體相連。(3)四元數(shù)。四元數(shù)姿態(tài)表示法，通過(guò)繞參考坐標(biāo)系中一個(gè)矢量的單次轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)坐標(biāo)系到另一個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。四元數(shù)是一個(gè)具有四個(gè)元素的矢量表達(dá)式，各個(gè)元素為矢量方向和轉(zhuǎn)動(dòng)大小的函數(shù)。5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法162方向余弦矩陣：(1)方向余弦。方向余弦矩陣是一個(gè)3×3階的矩陣，矩陣的列表示載體坐標(biāo)系中的單位矢量在參考坐標(biāo)系中的投影。5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法163方向余弦矩陣：(1)方向余弦微分方程?？梢岳猛勇輧x實(shí)時(shí)測(cè)量值對(duì)其進(jìn)行更新。5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法164歐拉角：一個(gè)坐標(biāo)系到另一個(gè)坐標(biāo)系的變換，可以通過(guò)繞不同坐標(biāo)軸的3次連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，從參考坐標(biāo)系到一個(gè)新坐標(biāo)系的變換可以表示如下:繞參考坐標(biāo)系的z軸轉(zhuǎn)動(dòng)ψ角繞新坐標(biāo)系的y軸轉(zhuǎn)動(dòng)θ角繞新坐標(biāo)系的Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)φ角ψ、θ和φ稱為歐拉轉(zhuǎn)動(dòng)角5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法165歐拉角：5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法166歐拉角隨時(shí)間的傳遞（或更新）：這種形式的等式可在捷聯(lián)系統(tǒng)中進(jìn)行解算，用來(lái)更新載體相對(duì)于所選參考坐標(biāo)系的歐拉轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，在θ=土90度時(shí)，由于ψ和φ方程的解變得不確定，因而上式使用受到限制。5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法167四元數(shù)：四元數(shù)姿態(tài)表達(dá)式是一個(gè)四參數(shù)的表達(dá)式。它基于的思路是:一個(gè)坐標(biāo)系到另一個(gè)坐標(biāo)系的變換可以通過(guò)繞一個(gè)定義在參考坐標(biāo)系中的矢量μ的單次轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。四元數(shù)用符號(hào)q表示，它是一個(gè)具有4個(gè)元素的矢量，這些元素是該矢量方向和轉(zhuǎn)動(dòng)大小的函數(shù)。5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法168四元數(shù)：5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法169利用四元數(shù)進(jìn)行矢量變換：5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法170利用四元數(shù)進(jìn)行矢量變換：5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法171四元數(shù)隨時(shí)間的傳遞：5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法172方向余弦、歐拉角和四元數(shù)的關(guān)系：5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法173用方向余弦表示四元數(shù)：對(duì)于小角度位移，四元數(shù)參數(shù)可以用下面的關(guān)系式推導(dǎo):用歐拉角表示四元數(shù)用方向余弦表示四元數(shù)5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法174用方向余弦表示歐拉角：5、捷聯(lián)姿態(tài)表達(dá)式

&姿態(tài)矩陣更新方法175用分量形式表示的導(dǎo)航方程：6、導(dǎo)航計(jì)算方程對(duì)于地球上工作在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系中的導(dǎo)航系統(tǒng)，導(dǎo)航方程可表示成如下形式:176用分量形式表示的導(dǎo)航方程：6、導(dǎo)航計(jì)算方程177WGS-84模型：6、導(dǎo)航計(jì)算方程178太陽(yáng)日和恒星日：6、導(dǎo)航計(jì)算方程179重力隨緯度變化關(guān)系式：6、導(dǎo)航計(jì)算方程重力隨高度變化關(guān)系式：180作業(yè)1、闡述微慣性集成測(cè)量系統(tǒng)的基本工作原理。2、論述幾種常用的姿態(tài)矩陣更新方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。181標(biāo)定的概念針對(duì)微慣性器件/組件/系統(tǒng)的輸入-輸出模型，設(shè)計(jì)特定的試驗(yàn)方案和流程，通過(guò)輸入精確的激勵(lì)信息，借助合適的數(shù)據(jù)處理方法，由輸出信息得到其輸入-輸出模型參數(shù)的過(guò)程，完成標(biāo)定的試驗(yàn)稱之為測(cè)試標(biāo)定試驗(yàn)。補(bǔ)償?shù)母拍罾脺y(cè)試標(biāo)定的結(jié)果，對(duì)微慣性器件/組件/系統(tǒng)的相關(guān)誤差進(jìn)行抑制或修正，使其輸出能更準(zhǔn)確地反映輸入變化。182〇、常用測(cè)試、標(biāo)定設(shè)備1、水平臺(tái)2、轉(zhuǎn)臺(tái)3、分度頭4、離心機(jī)5、振動(dòng)臺(tái)（有的也叫激振臺(tái)）6、沖擊試驗(yàn)平臺(tái)7、沖擊碰撞試驗(yàn)平臺(tái)8、綜合環(huán)境實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1831、水平臺(tái)

能夠提供水平基準(zhǔn)的臺(tái)體，常見的水平臺(tái)有以下幾類：機(jī)械式氣浮式磁浮式靜電浮式1842、轉(zhuǎn)臺(tái)能夠提供旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（位置、搖擺等運(yùn)動(dòng)形式的臺(tái)體），常見的有：?jiǎn)屋S、雙軸、三軸速率、位置、搖擺、角振動(dòng)、溫控、突停船用、機(jī)用、彈用仿真轉(zhuǎn)臺(tái)185單軸速率轉(zhuǎn)臺(tái)

186單軸多功能轉(zhuǎn)臺(tái)187單軸多功能突停轉(zhuǎn)臺(tái)單軸多功能突停轉(zhuǎn)臺(tái)為單軸臺(tái)面式機(jī)械軸系多功能轉(zhuǎn)臺(tái)，具有突停、速率、振動(dòng)及位置功能，主要用于慣性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)測(cè)試。188溫控雙軸速率轉(zhuǎn)臺(tái)

雙軸速率轉(zhuǎn)臺(tái)為雙軸自動(dòng)臺(tái)面式機(jī)械軸系速率轉(zhuǎn)臺(tái)。主要用于慣性元器件的標(biāo)定與測(cè)試。該轉(zhuǎn)臺(tái)具有位置、速率功能，可由計(jì)算機(jī)程序控制運(yùn)行，自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、處理、打印轉(zhuǎn)臺(tái)位置及被測(cè)件輸出等數(shù)據(jù)。189雙軸艇體搖擺臺(tái)

雙軸艇體搖擺臺(tái)為臺(tái)面式機(jī)械軸系結(jié)構(gòu)形式雙軸艇體搖擺臺(tái)，主要用于艇體搖擺仿真實(shí)驗(yàn)。190帶溫控箱可傾式雙軸速率轉(zhuǎn)臺(tái)2TS-350型可傾式雙軸速率轉(zhuǎn)臺(tái)為帶溫控箱雙軸臺(tái)面機(jī)械軸系速率位置轉(zhuǎn)臺(tái)。內(nèi)環(huán)為自動(dòng)主軸，具有速率、位置及搖擺功能，外環(huán)為手動(dòng)傾斜軸，具有位置功能，并配有可調(diào)整的方位軸，用于方位調(diào)整。該轉(zhuǎn)臺(tái)配有溫控箱，可由計(jì)算機(jī)實(shí)施控制和數(shù)據(jù)采集，主要用于慣導(dǎo)系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)測(cè)試。1912TF-500型雙軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)雙軸臺(tái)面式氣浮軸伺服試驗(yàn)設(shè)備，并配有可調(diào)整的方位軸，主要用于高精度測(cè)試各種二自由度陀螺的漂移，同時(shí)也可以作為單軸轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)單自由度陀螺進(jìn)行測(cè)試。該轉(zhuǎn)臺(tái)具有位置、速率、自動(dòng)階躍翻滾等功能，由計(jì)算機(jī)控制、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、顯示、打印，基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與自動(dòng)測(cè)試。

1922T-250型雙軸精密位置轉(zhuǎn)臺(tái)2T-320型雙軸位置轉(zhuǎn)臺(tái)為雙軸臺(tái)面式電驅(qū)動(dòng)位置轉(zhuǎn)臺(tái)，并配有可調(diào)整的方位軸，主要用于慣導(dǎo)系統(tǒng)和慣性元器件的位置測(cè)試，由計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)處理。1932KTZ-300型雙軸角振動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)2KTZ-300型雙軸角振動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)為雙軸自動(dòng)框架式機(jī)械軸系地面試驗(yàn)設(shè)備。主要用來(lái)模擬運(yùn)載器發(fā)射時(shí)的振動(dòng)過(guò)程，測(cè)試慣導(dǎo)系統(tǒng)在角振動(dòng)狀態(tài)下的承受能力及跟蹤精度。該設(shè)備采用計(jì)算機(jī)控制、數(shù)據(jù)處理，具