惯性技术习题答案(4)

4.1说明惯性导航的基本原理及特点

惯性导航是一种利用惯性原理的自主式的导航方式。它完全依靠机载惯性设备自主地完成导航任务，是航天、航空和航海领域中的一种广泛使用的主要导航方法。惯性导航具有以下优点（1）由于它是不依赖于任何外部信息．也不向外部辐射能量的自主式系统．故隐蔽性好且不受外界电磁干扰的影响；（2）可全天候、全球、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下．（3）能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低．（4）数据更新率高、短期精度和稳定性好。

4.2导航平台的主要性能指标有哪些？说明其意义

导航平台的主要性能指标主要包括稳定性及精度问题等，要提高其稳定性可以设置阻尼器等，要提高精度则可在回路中加上校正装置等。

4.3说明指北方位、自由方位、游移方位三种导航系统的异同。

三种导航系统异同：

在精确导航中，g 不是常值而是高度H 的函数，当R H >>时)21(0R

H g g -

=。由此，纯惯导高度通道的特征方程式为： 0)2()2(22=-+=-R g s R g s R g s 因此该系统虽然是一个闭环系统，但特征式有一个正根，说明系统是不稳定的，计算高度H 误差是扩散的。

4.5说明高度通道阻尼回路的作用。

由于纯惯导高度通道是不稳定的，因此不能直接采用纯惯性的高度通道，而必须引入外部高度信息（气压高度表、无线电高度表、大气数据系统等）对高度通道构成阻尼回路，这

种阻尼回路有时也叫互补滤波器，使两种高度住处起互补作用，这样两方面可以取长补短，得到动态品质好而误差不随时间发散的组合高度系统。

4.6结合第一章的知识，进一步说明舒勒摆的概念。如何使导航平台具有舒勒特性？

舒勒摆指单摆长度L 正好等于地球半径R 时，其自然振荡周期等于84.4min 能指示垂线的这样一个装置，此装置不会受支点加速度的干扰，它的重要意义还在于，任何装置只要能使它的振动周期满足等于84.4min ，它就具有摆长等于地球半径R 单摆的抗干扰能力。

使导航平台具有舒勒特性，即使平台实现舒勒调谐：设计加速度计、积分器和力矩器的传递系数a k 、u k 和c k 满足舒勒条件1/=H k k k c u a ，使平台水平控制回路实现舒勒调谐，平台水平回路舒勒振荡角频率R g s /=ω，舒勒振动周期等于84.4min ，则平台将始终跟踪当地水平面。

4.7惯导的基本误差特性是哪三种振荡运动合成的？说明三种振荡运动产生的原因。

惯导的基本误差特性几乎都是振荡型的，振荡周期有三种：舒勒周期，地转周期和傅科周期。

地转周期起因于地转造成的表观运动，体现为平台误差角引起的地转角速度分量的交叉耦合作用；舒勒周期的起因是平台水平回路实现了舒勒调谐；傅科周期则与傅科摆效应相似。

4.8惯导系统的初始对准解决什么问题？

积分运算的初始条件及平台初始调整问题。

4.9如何把惯导的对准分为水平对准和方位对准？简要说明水平对准和方位对准的基本原理。

系统首先完成水平对准，此过程中仅系统的水平通道参与工作。水平对准结束后方位通道也参与工作，进行方位对准。在实际惯导系统中，通过一定的程序开关实现信号的转接。

4.10说明水平对准精度和方位对准精度的限制条件，并说明其物理概念。 由g s s N pgx s ss pgx ∇==→)(lim )(0ϕϕ及g

E ss pgy ∇=)(ϕ可见，水平对准精度取决于水平加速度计的精度。方位对准精度的主要限制条件主要取决于东向陀螺漂移的大小。

4.11陀螺漂移、加速度计误差、初始对准误差等对系统误差有何影响？

陀螺漂移引起的系统误差大都是振荡传播性质的，但对某些导航参数（速度、位置）及平台姿态角产生常值偏差，最为严重的是陀螺漂移引起随时间积累的定位误差项；加速度计误差常为零位常值误差，其所引起的系统误差均为振荡我，但以导航定位和平台姿态角有常值分量误差，可以认为平台姿态角精度取决于加速度计零位误差；初始对准误差引起的系统误差反映在时间域中为常值误差。