Инерциальная система навигации.

ИНС – это навигационное устройство, в основу которого положены классические законы механики (Ньютоновские). В ИНС главной системой отсчеты, по отношению к которому производятся все измерения, служит инерциальная система.(неподвижная относительно звезд).

По средствам ИНС определяют координаты скорости, ускорения и другие основные параметры движения объекта (самолета, ракеты, наводных и подводных судов).

Преимущества ИНС над другими НС:

• Универсальность применения

• Возможность определения основных параметров движения

• Автономность действия

• Абсолютная помехозащищенность.

Наиболее существенным признаком, отражающим особенности структуры ИНС можно отнести:

1. методы измерения относительно движения, используемые в акселерометрах.

2. способы учета гравитационных ускорений, неизмеренных акселерометрами.

3. составы датчиков первичной информации (ДПИ)

4. методы ориентации ДПИ

5. виды выходной информации

6. способы использования внешней навигационной информации

7. способы использования в системе управления движения объекта

8. длительность автономного режима работы

9. способы обеспечения надежности и живучести

10. способы технической реализации ИНС

Принцип действия ИНС состоит в моделировании поступательного движения объекта, характеризующего изменением во времени ускорения, скорости и координат, подобным процессам движения воспринимающего элемента пространственного акселерометра (в общем случае с компенсацией гравитационного ускорения).

Задачи инс

1. непрерывное измерение ускорений центра масс объекта под действием активных (негравитационных) сил.

2. моделирование навигационных систем координат.

3. вычисление составляющих скорости, движения центра масс объекта.

4. вычисление координат места, нахождения центра масс объекта, относительно навигационной ск.

5. измерение углов ориентации корпуса объекта, относительно навигационных ск.

Недостатки (ограничения) инс.

1. акселерометры не измеряют составляющие гравитационного ускорения.

2. необходимо знать начальное положение объекта и начальную скорость.

3. датчики угловой ориентации должны быть установлены в соответствии с осями навигационной СК.

Рассмотрим основу работы ИНС на конкретном примере.

x

M

P

a

M₀

A

Если пружина ненагружена, то центр тела m находится в точке А, которая является началом отсчета деформации пружины.

Приложим к корпусу объекта некоторую силу P, под действием которой наш объект будет двигаться с законом Ньютона с ускорением a.

Тело массой m, сохраняя равномерное движение, будет отставать от корпуса и растягивать пружину на некоторую величину .

Силу F- упругости пружины зависит от x. С одной стороны эта сила прикладывается к телу m, а с другой стороны к корпусу объекта. В результате, тело m будет двигаться с ускорением , а ускорение нашего объекта определяется по формуле : , где M₀ – масса всего объекта.

По окончании переходного процесса объекта и тело m будет двигаться как единое целое, т.е.

Где - масса объекта вместе с телом.

Таким образом, измеряя вектор упругости F можно определить вектор активной силы P, действующей на объект. И это дает возможность с помощью вычислителя инерциальной системы решать дифференциальное уравнение динамики вида:

, где - ускорение во времени искомого радиус-вектора центра масс объекта относительно инерциальной системы отсчета.

Q- сила тяготения, действующая на оъект.