Giải thích về Công nghệ Điều hướng Quán tính: Nguyên tắc Định vị từ 1D đến 3D

Giới thiệu về Công nghệ Quán tính

(2) Nguyên lý của Điều hướng Quán tính

Điều hướng quán tính là một công nghệ định vị và định vị cơ bản dựa trêncác định luật Newton về cơ học cổ điển. Nó xác định vị trí, vận tốc và tư thế của một vật thể chuyển động bằng cáchđo gia tốc và vận tốc góc của nó mà không dựa vào bất kỳ tín hiệu tham chiếu bên ngoài nào.

Các mối quan hệ cơ bản được biểu thị như sau:

Trong đó:

• a = véc tơ gia tốc

• v = véc tơ vận tốc

• r = véc tơ vị trí

• t = thời gian

Thông qua việc tích hợp liên tục dữ liệu gia tốc và tốc độ góc, mộtHệ thống Điều hướng Quán tính (INS) có thể tính toán thông tin chuyển động theo thời gian thực như dịch chuyển, vận tốc và hướng.

Điều hướng 1D (Một chiều)

Trong một kịch bản điều hướng một chiều đơn giản hóa,chỉ cần một gia tốc kế. Nó đo gia tốc tuyến tính dọc theo một trục duy nhất (ví dụ: hướng chuyển động của một đoàn tàu).
Nguyên tắc chính:

Bằng cách tích hợp gia tốc một lần, bạn thu được
vận tốc; bằng cách tích hợp vận tốc một lần nữa, bạn thu đượcvị trí.Điều hướng 2D (Hai chiều) trên mặt phẳng

Đối với chuyển động trên mặt phẳng như của tàu hỏa hoặc xe cộ:

Hai gia tốc kế

• được sử dụng để đogia tốc ngang vàHệ thống Điều hướng Quán tính (INS).Một

• con quay hồi chuyển được thêm vào để đogóc phương vị theo thời gian thực (định hướng).Dữ liệu gia tốc được chiếu lên các trục X và Y và được tích hợp để tính toán

• vận tốc và vị trí trong không gian 2D.Ứng dụng:

Xe cộ trên mặt đất, hệ thống đường sắt, robot, tàu biển và các hệ thống điều hướng khác yêu cầu theo dõi vị trí trên một mặt phẳng.
Điều hướng 3D (Ba chiều)

Đối với điều hướng ba chiều đầy đủ:

Ba gia tốc kế

• đo gia tốc dọc theo các trụcX (ngang), Y (dọc), vàZ (dọc).Ba con quay hồi chuyển

• đo chuyển động góc quanh mỗi trục trong số này.Kết hợp sáu cảm biến này cho phép hệ thống tính toán đầy đủ

thông tin chuyển động và tư thế 3D, bao gồmgóc nghiêng, góc ngẩng và góc phương vị.Thành phần cốt lõi:

Gia tốc kế (đo gia tốc tuyến tính)

• Con quay hồi chuyển (đo vận tốc góc)

• Khung gắn với động cơ lăn, ngẩng và phương vị

• Cấu hình này tạo thành cơ sở của

Đơn vị Đo lường Quán tính (IMU) vàHệ thống Điều hướng Quán tính (INS) được sử dụng trong:Hàng không vũ trụ và hàng không

• Xe tự hành

• Tàu và điều hướng dưới nước

• Máy bay không người lái (UAV)

• Quốc phòng và dẫn đường tên lửa

• Robot công nghiệp và hệ thống lập bản đồ

• 
• 
•