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惯性导航原理

中国民航大学电子信息工程学院崔铭2023/2/53.2直读地平仪3.1地平仪的工作原理第三章姿态测量系统2一测量原理地平仪主要任务：在飞机上模拟一个人工水平面。3.1地平仪的工作原理1基本思想：模拟一条当地地垂线。2方法：通过摆受地心引力作用，其作用力指向地心并垂直地球表面的特点，来测量地垂线。3二基本组成

三自由度陀螺和摆式地垂修正器相互配合来模拟垂线。41摆式地垂修正器包括敏感元件和执行元件。敏感元件测量地垂线方向；执行元件控制陀螺进动。2

控制机构分为摆的控制机构和陀螺的控制机构。飞机有加速度时，摆的控制机构可以自动断开摆对陀螺的修正，避免地平仪产生误差；陀螺控制机构可以保持陀螺三轴相互垂直，或在地面时将陀螺上锁。5三地平仪修正系统1定义：由敏感元件和力矩器组成的系统，能够使偏离地垂线的陀螺转子返回到地垂线上来。2修正系统分类（按敏感元件分）：常值式、比例式、复合式1）常值式—水银摆：敏感元件的输出电流与偏角的大小无关只是它的正负取决于偏角的方向。可以利用水银摆来实现。

6常值修正7

敏感元件的输出电流与偏角的大小无关只是它的正负取决于偏角的方向，可以利用水银摆来实现。常值修正82）比例式—滚珠修正：修正力矩正比于陀螺转子轴的偏角。

自转轴垂直水平面时，圆盘水平，滚珠在圆盘槽内等速转动。自转轴偏转时，滚珠前后半周停留时间不同，平均力矩不等于零，此力矩使自转轴向地垂线进动。9103）复合式—液体摆：敏感元件输出的电流，偏角较小时与之成比；偏角大于一定值后则保持一个不变的常值。

五极点液体摆利用导电液与电极接触面积多少来改变电极电路的电阻值。修正器利用五极点液体电门，可实现对纵向和横向的复合控制，其中一对极点用来控制横向修正，另一对极点用来控制纵向修正。11123.修正系统力矩产生器

目前使用的修正系统力矩产生器有修正线圈筒和修正电动机（也叫力矩马达）。此外，还有钢珠修正器。修正线圈筒原理结构13

修正电机由转子和定子组成，有两组控制线圈，一组激磁线圈。输出力矩方向取决于哪一组控制线圈中的电流大。修正电机结构14四修正系统基本工作原理

陀螺转子轴偏转时液体摆内的气泡移动改变控制电路的电流分配比例使电路电流增大线圈筒内铁芯移动修正线圈筒重心移动产生修正力矩陀螺进动自转轴回到地垂线方向。

15陀螺自转轴偏离地垂线位置的原因：1.陀螺仪内外轴承上的摩擦力矩和不平衡力矩；2.地球自转；3.飞机的飞行速度；4.飞机的机动飞行（加、减速，盘旋，转弯等）。163.2直读地平仪三自由度陀螺的内框轴与飞机纵轴方向一致，外框轴与飞机的横轴方向一致地平仪的上锁机构用来

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