惯组初始对准技术研究+文献综述(2)
惯性系统最早用于火箭、导弹、航空、航天、舰船、各种武器装备等军用领域。在第二次世界大战期间，第一套实用的惯性制导系统出现在德国的V-2火箭上，它是世界上第一个惯性制导系统，成为惯性技术发展史上的一个里程碑。1958年美国将第一台潜艇用惯性导航系统安装在攻击性核潜艇“飞鱼号”上，完成了穿越北冰洋冰层下的航行，并顺利通过了地理上的北极点，历时96个小时，航行1830海里，艇位误差10海里左右，这一史无前例的创举，震憾了全世界。1960年11月15日美国“乔治•华盛顿”号核潜艇开始履行长达两个多月的潜海作战巡逻使命，其上载有16枚射程为1200海里的美国第一代潜射核导弹。核潜艇和潜射导弹上都装有惯性系统，因而保证潜艇在经历长时间的水下航行后发射的导弹仍能准确命中地面目标。航空母舰上建立的位置、指向和水平基准，也是由惯性技术来提供的，舰上的惯性导航系统除了保证航行安全还要向舰上各部门提供精确的舷向和姿态基准，例如舰上的武器系统、雷达天线、卫星电视天线。鱼雷是现代海战中的主要武器，它以隐蔽性突袭的攻击方式和独特的水下破坏威力，给敌方潜艇和水面舰艇编队活动造成严重威胁和致命打击。采用精确制导技术是鱼雷发展中的一个重要方向，如法国•“海鳝”、英国“矛鱼”以及意大利A32O等鱼雷都采用了捷联惯导技术。配置惯性导航系统之后，雷的航向、深度，雷体的抬头、低头或左右摇摆都可以精确控制。九十年代初的海湾战争是二次大战以来规模最大，耗资最高，采用武器最新的一场现代化战争。从多国部队的武器装备来看，各种飞机、导弹、舰船及先进的坦克、装甲车和自行火炮等都装备了各种各样的惯性系统，可以说惯性系统在海湾战争中是各种武器的心脏，惯性系统在这场战争中是不可缺少的重要设备，是决定武器精度的关键，精确惯性制导武器的威力奠定了战争胜利的基石[2]。
惯性系统在国防科学技术中占有非常重要的地位，因而是世界各工业强国重点发展的技术领域之一。随着惯性技术的不断发展，许多国家已将其应用领域扩大到现代化交通运输，海洋开发，大地测量与勘探，石油钻井，矿井、隧道的掘进与贯通，机器人控制，现代化医疗器械，摄影技术以及森林防护，农业播种、施肥等民用领域。惯性技术的发展表明:从传统的机械转子型陀螺向固态陀螺仪(激光、光纤陀螺仪)转移，并进一步向以半导体硅为基本材料的微机械振动陀螺发展;从框架式平台系统向捷联系统转移，从纯惯性捷联系统向以惯性系统为基础的多体制组合导航系统发展，成为今后惯性技术发展的总趋势[3]。
1.2惯性导航原理及技术
根据系统中有无物理平台，惯导系统可分为平台式惯导系统(以下简称平台系统)和捷联式惯导系统(以下简称捷联系统) [4]。在平台式惯性导航、惯性制导系统以及平台罗经、航向姿态基准系统中，都有一个平台，陀螺仪和加速度计安装在这个平台上，再通过内外框架与舰船、飞机等运载器相连，三环或四环式的框架系统，从外到里与运载体的横滚、纵倾和方位相对应[5]。方位环就是一个实实在在的物理平台，它模拟了运载体的导航坐标系，像船用的指北水平系统，平台方位稳定地指向正北，并始终保持当地水平，因而框架系统可以测量出运载体的航向角、纵摇角和横摇角。平台系统隔离了运载体对惯性仪表的影响。
捷联惯性系统[6]是将惯性敏感元件(陀螺仪与加速度计)直接固定在运载体上，陀螺仪和加速度计分别测量运载体相对惯性空间的三个转动角速度和三个线加速度沿运载体坐标系的分量，经过坐标变换，把加速度信息转化为沿导航坐标系的加速度。经过计算，得到运载体的位置、速度、航向和水平姿态等各种导航信息。