惯性导航原理(四)-加速度计+陀螺仪输出+常用坐标系

本文详细介绍了惯性器件如加速度计和陀螺仪的理论输出,包括静态和动态条件下的表现。在静止时,加速度计在赤道和北极的输出有所不同,而陀螺仪能感知地球自转产生的角速度。运动载体上的陀螺输出会受到额外角速度的影响。此外,文章还梳理了实用惯性坐标系、地心地固坐标系、导航坐标系和IMU坐标系的特点。这些坐标系在理解和应用惯性导航系统中起到关键作用。

惯性器件的误差和标定基础

加速度计和陀螺的理论输出

在这里插入图片描述
对上图加速度计和陀螺仪的理想输出进行分析:

加速度计输出

1.当静止不动时,且在赤道或者北极方向,ax=0,ay=0,az=-9.8m/s2
可利用比力公式f=a-g或者下图对加速度计摆放受力分析理解:
假设左为正,下为正(静止不动,受重力,就会有一个-9.8m/s2的输出)
在这里插入图片描述

陀螺仪输出

1.当静止不动时,且处于赤道位置,输出为Wie(e系相对于惯性系i系得角速度)=[15°/h;0;0],15°/h指的是图中的x轴,即北向的角速度,地球的自转角速度全部分给了陀螺的北向角速度
2.当静止不动,且处于北极地区时,输出为Wie(e系相对于惯性系i系得角速度)=[0;0;-15°/h]
3.静止在任意一个位置(纬度为phi),输出为Wie(e系相对于惯性系i系得角速度)=[+15°/hcos(phi);0;-15°/hsin(phi)]
注意:东方向在静止时,永远投影不到地球自转

运动载体上的陀螺输出

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