¿Qué significa navegación inercial?

La navegación realmente resuelve el problema de llegar de un lugar a otro. Siempre pensamos en la brújula para esto.

Pero hay un chiste clásico sobre una persona que se pierde con una brújula: "Sé dónde está el norte, pero ¿dónde estoy yo?"

Así que para completar la navegación, necesitas Para saber dónde estoy, dónde está el norte y si hay un destino, también es necesario saber dónde está el destino, para indicarle al usuario el camino hacia el destino. Entre ellos, dónde estoy es muy importante.

El suelo está pavimentado con baldosas cuadradas. Sabes en qué baldosa estás al principio, luego da tres pasos hacia la izquierda, cinco pasos hacia adelante, gira a la izquierda, luego cuatro pasos hacia atrás, gira hacia atrás y. luego da dos pasos hacia la izquierda, y así sucesivamente, cada paso tiene la longitud de un ladrillo.

Díselo a alguien que no está en la habitación. Está dibujando en un papel y sabe sin mirarte en qué ladrillo debes estar y en qué dirección estás mirando.

El principio básico de la navegación inercial y algunos otros métodos de navegación es casi el mismo.

Conoces tu posición inicial, tu orientación (postura) inicial, sabes cómo cambias tu orientación en cada momento y sabes cómo te mueves entre sí en cada momento. Sumarlos no es lo mismo. Siga presionando, paso a paso, y sin considerar varios errores, el resultado debe ser exactamente su dirección y posición actual.

Pero ¿cómo sabes cómo ha cambiado tu dirección y tu posición? Los diferentes sistemas de navegación utilizan diferentes sensores y tienen diferentes métodos. Por ejemplo, el odómetro utiliza el número de revoluciones de las ruedas del vehículo, y el odómetro Doppler emite ondas sonoras al fondo del agua como un murciélago... Y la razón. La razón por la que la navegación inercial se llama navegación inercial es porque se utilizan dispositivos inerciales, a saber, acelerómetros y giroscopios.

El acelerómetro mide la aceleración y utiliza el principio a=F/M para medir la "fuerza de inercia" de un objeto.

El giroscopio mide la velocidad angular. Este es un dispositivo que personalmente encuentro muy interesante. Cuando me di cuenta de su principio, pensé que era muy mágico.

Si colocas un trompo sobre una mesa y empujas suavemente la parte superior de su eje, caerá pero si giras el trompo y luego lo apoyas sobre la mesa y lo empujas nuevamente, caerá; hacia abajo, se tambaleará hacia adelante y caminará erguido, como si hubiera alguna fuerza para evitar que la parte superior se caiga.

El mismo principio también puede explicar por qué una vez que se anda en bicicleta, no es tan fácil caerse como avanzar lentamente o quedarse quieto.

Para conocer el principio del giroscopio, puedes ver el vídeo de la conferencia espacial de Shenshi:

Conferencia espacial de Shenshi: vídeo del giroscopio temblando y avanzando

En De esta manera, con el giroscopio y el acelerómetro básicos, y conociendo la posición inicial, podemos tomar sus datos de forma segura y luego integrar y presionar la posición para obtener la posición, ¿verdad?

Pero espera, ¿por qué el dispositivo inercial se llama dispositivo inercial? Es porque genera datos relativos al espacio inercial. En la Tierra, se puede considerar aproximadamente que genera datos relativos al universo.

¿Qué es este concepto? ——¡No lo olvides, la tierra es redonda y gira!

Cuando navegamos, necesitamos datos relativos al este, al norte y al cielo.

Esto es fácil de entender. Si no haces esto pero usas directamente los datos del universo relativo y miras la salida de navegación, si te quedas aquí sin moverte, el navegador te lo dirá doce horas después. que su cabeza ahora esté mirando " "Abajo" (de hecho, dependiendo de la latitud de su estación, puede que no esté necesariamente al revés), lo que confundirá a los usuarios.

En cuanto al desplazamiento, los datos de desplazamiento relativos al universo reflejarán fielmente la rotación de la Tierra, lo que significa que podemos viajar 80.000 millas en un día. Y lo único que quieres saber es qué tan al este y qué tan al norte has llegado, y dónde está el norte ahora y adónde irás a continuación.

Entonces necesitamos convertir los datos del sistema inercial en los datos del sistema de navegación (generalmente el sistema geográfico, es decir, el cielo noreste), es decir, debemos restar la rotación del La Tierra y los cambios de longitud y latitud en la Tierra. Los cambios de ángulo. Este proceso se implementa en la navegación inercial basada en plataformas mediante una plataforma física que siempre rastrea el cielo noreste de la ubicación. En la navegación inercial basada en correas, se implementa mediante una serie de fórmulas y cálculos.

Ya sea una plataforma física o una plataforma matemática, una vez que tenga esta plataforma, primero puede determinar la posición inicial, la velocidad y la actitud, luego integrar la salida del dispositivo inercial y luego agregar el paso integral. paso a paso para obtener la posición de la información de velocidad y actitud del portaaviones. Por supuesto, si realmente hace esto, enfrentará muchos problemas nuevos que deberán resolverse uno por uno.

Lo anterior es mi resumen general del principio de navegación inercial[