1、惯性导航 1 l惯性导航核心： 1、需要确定载体加速度方向。(陀螺仪测姿态 ，即加速度方向) 2、需要确定载体加速度大小。 (加速度计测加 速度大小) l陀螺仪和加速度计是惯性系统最关键的核心 惯性器件！ 2 什么是运动物体的姿态？ 词典: 指物体呈现的样子。 惯性技术: 指物体坐标系与参考坐标系相对角位移 关系。 姿态量测，姿态控制 3 主要内容 1、常用坐标系 2、坐标系相对角位移关系 4 1、常用坐标系 惯性坐标系 地球坐标系 地理坐标系 载体坐标系 平台坐标系 5 坐标系 l惯性坐标系：相对恒星所确定的参考系称为惯性 空间，相对惯性空间静止或作匀速直线运动的参 考坐标系。 l日心惯性坐
2、标系：原点取在日心。 l地心惯性坐标系：原点取在地心，Zi轴与地球自 转轴一致，Xi、Yi轴在赤道平面内，构成右手直 角坐标系。地心惯性坐标系不参与地球的自转运 动，即其三根坐标轴在惯性空间的方向保持不变 。 6 地球坐标系 7 地理坐标系 8 地理坐标系特点 9 10 11 12 13 载体坐标系 l载体坐标系zb轴垂直于甲板， yp轴眼载体纵轴 ， xp轴沿载体横轴。载体姿态即为载体坐标系 相对于地理坐标系角位移关系，对于船舶，可 由横摇角、纵摇角和航向角三个角度描述。 14 平台坐标系 l在平台式惯性导航系统里，惯性元件陀螺仪和 加速度计安装在与运载体姿态运动相隔离的平 台上，zp轴垂直
3、于平台台面， yp轴指向平台北 ， xp轴指向东。构成东北天右手坐标系。陀螺 仪和加速度计的输入轴与平台坐标系对准，平 台坐标系o xp yp zp与地理坐标系o xt yt zt。 15 l惯性元件输出的信号是相对惯性空间的测量信 号，根据导航的任务不同，则必须将其转换为 地理坐标系或其他坐标系的信号。 l-坐标系的旋转及表示方法。 16 2、坐标系关系 17 矢量与坐标轴方向余弦 18 l直角坐标系Oxryrzr与载体固连 （简称r系） lOx0y0z0为参考坐标系（简称0 系） l要确定载体在空间的角位置， 只要确定载体坐标系在参考坐 标系的角位置即可。而要做到 这一点，只需要知道xr、
4、yr、zr 这三个轴的九个方向余弦。 坐标系各坐标轴方向余弦 19 l如果把上述九个方向余弦组成一个3*3阶矩阵 ，并且用 或 来表示，即 则称这种矩阵为方向余弦矩阵。其中 为0系对r系的方向 余弦矩阵， 为r系对0系的方向余弦矩阵。 利用方向余弦矩阵，可以很方便的进行坐标变换，即把某 一点或某一矢量在一个坐标系中的坐标，变换成另一坐标系 的坐标来表示。 方向余弦矩阵 20 基于方向余弦的坐标变换 图1-9 21 22 方向余弦矩阵性质 23 l九个方向余弦之间存在六个约 束条件，因而实际上只有三个 方向余弦是独立的。仅仅给定 三个独立的方向余弦，并不能 唯一的确定两个坐标系之间的 相对角位置。为了解决这个问 题，通常采用三个独立的转角 即欧拉角来求出九个方向余弦 的数值，这样便能唯一的确定 两个坐标系之间的相对角位置 。 方向余弦间关系式 24 欧拉角 25 26 思考：小角度条件下转动？ 27
