最新P01陀螺仪与惯导

不依赖外界信息，只靠对载 体(vehicle)本身的惯性测量 来完成导航任务的技术—— 惯性导航
航空应用——地平仪、航向仪
➢1920s后 陀螺仪开始应 用在航空，用来测量飞 机的姿态角
➢飞行器的姿态角：航 向、俯仰、横滚
➢地平仪：建立水平基 准，实现对俯仰、横滚 的测量 ➢航向仪：建立方位基 准，实现对航向角的测 量
➢ 德国战败后，导弹技术人员大量流向苏美
冯·布劳恩, 杨格尔
陀螺仪的惯性级应用——“舡鱼”之 旅
二战后，苏美继续大力发展导弹和 火箭技术 （布劳恩Vs 科罗廖夫）
50年代初，美国 MIT Draper 实 验室研制出达到惯性级精度的液 浮陀螺仪
1958年，美国“舡鱼”号潜艇之 旅
珍珠港 - 白令海峡 - 北极 - 波特兰 历时 21天，航程 15000 Km
P01陀螺仪与惯导
惯性导航的基本思想
以牛顿第二定律为基础
Vdd2t2s,
adV dt
➢第二定律 Fma
➢加速度可以由加速度计测量 (accelerometer)
➢惯性(inertial)导航：以加速 度测量为基础的导航定位方法
t
VV0
adt
0
t
SS0
Vdt
0
t
S0V0t0
tad2
0
加速度(Acceleration)、速度 （ velocity ）和位置（Position） 之间的关系：
—— 标志着以陀螺仪为核心的惯性 导航技术在 50 年代已经趋于成熟
三浮、静电陀螺——高精度的追逐
陀螺仪发展的两个方向： 1、高精度 2、低成本、小型化
三浮陀螺 （液浮、气浮、磁悬浮） 最高精度10e-7度/小时
静电陀螺：转子无接触悬浮 1952 提出方案 1970s 末进入实用 最高精度 10e-7度/小时 国内研制状况
陀螺仪在导弹中的最早应用
➢ 30年代被 Goddard 用于火箭试验 ➢二战中用于导弹： V1、V2
➢ 1942年12月，德国首次试射V1 V1 巡航导弹 V2 弹道导弹
➢ V1 被大量投入到二战
1944年6月，德国从法国北部 向英国发射V1， 10500枚 落到英国 3200 枚 伦敦 2500 枚
缺点：结构复杂，成本高昂
光学、振动陀螺——低成本小型化
激光陀螺
60年代初开始研制，70年代进 入实用
1983-1994美国各类陀螺比例
光纤陀螺
70年代开始研制，80年代初进 入实用
振动陀螺、微机械陀螺
音叉Fra Baidu bibliotek动陀螺、压电振动陀螺、 半球谐振陀螺
END
参考教材：陀螺仪原理及应用（郭素云 ·哈工大出版社） 惯导系统陀螺仪原理（郭秀中 ·国防工业出版社）