惯性导航是几乎所有导弹的基本制导手段 惯性导航技术是基于惯性测量元件,自主测算出运载体或武器位置、速度、航向与姿态角等信息,对运载体或武器实施导航或制导的导航定位技术。用于引导运载体全球、全天候、自主式导航,为武器提供发射姿态基准或全程制导等。不需外部设备支持,不受地域、天候限制,工作隐蔽,抗干扰性强,但定位误差随着工作时间的增长而增大 惯性导航技术主要包括陀螺技术、加速度计技术和航位推测技术。 陀螺技术是利用高速旋转的陀螺提供运载体角位移或角速度的技术。机电陀螺是高速旋转的转子,载体发生角运动时,转子绕垂直于自转轴的一根轴或两根轴发生进动,从而敏感出载体的角运动。这种装置具有极高的稳定性。根据这一原理,将陀螺作为惯性导航的基准和稳定系统。陀螺用于测量运载体角位移(或角速度),在导航中得到广泛应用,可构成陀螺地平仪或垂直陀螺仪,测出运载体俯仰角、横向角和倾斜角并输出相应信号;可构成航向陀螺仪,测出运载体航向角并输出相应信号;可构成角速率陀螺仪,测出运载体绕各转动轴的角速率并输出相应信号。陀螺仪是惯性导航系统中的核心器件,主要有液浮陀螺仪、静电陀螺仪、挠性陀螺仪和激光陀螺仪。液浮陀螺仪过于复杂,价格昂贵,只用于高精度的惯性导航系统;静电陀螺仪的重调周期比液浮陀螺仪显著延长,因此广泛用于核潜艇的惯性导航系统中。另外,其功耗很小且在失重环境中精度很高,因此在航天领域具有良好的应用前景;挠性陀螺仪与液浮陀螺仪相比,在启动时间和价格等方面具有优势,因而在飞机和战术导弹的平台式惯性导航系统中得到了大量应用,取代了液浮陀螺平台式飞机惯性导航系统。激光陀螺仪优点很多,逐步取代了此前采用的液浮陀螺和挠性陀螺平台式飞机惯性导航系统,但其组装工艺比较复杂,高精度激光陀螺仪价格较高。 加速度计技术是测量运载体线加速度的技术。可测量出运载体的线加速度,并输出与加速度成比例的电信号,供导航计算机计算和控制运载体位置使用。加速度计按工作原理分为线位移式、摆式、压电晶体式、压阻式等加速度计;按输出轴的支撑方式分为液浮、气浮、挠性、磁悬浮及静电悬浮等加速度计;按输出信号的方式分为模拟式和数军脉冲式加速度计;按敏感加速度输入轴个数分为单轴、双轴、份轴加速度计。在航空惯性导航系统中,最常用的是液浮摆式加速度计和挠性加速度计,微机电加速度计也已开始使用 航位推测技术是根据已知运载体的初始位置,利用由陀螺和加速度计敏感出的运载体运动航向和加速度推算出运载体当前位置的技术。如飞机在起飞前先要进行初始对准,并以此点位置或航向为基准,根据测得的飞机运动航向、距离(加速度的二次积分),推算出飞机的当前位置或到目标点的待飞时间和待飞距离等。 惯性导航技术的发展趋势是,提高陀螺仪水平,采用陀螺监控技术,以减小漂移率,提高系统定位精度;加强自检测技术,提高设备的维修性;运用现代数字技术,减小设备体积和提高设备可靠性,缩短初始对准时间,提高使用方便性;降低设备成本。随着计算机技术和新型惯性元件技术水平的提高,捷联式惯性导航技术将会得到更大发展。 |