智能网联汽车感知系统装调与故障诊断-教案 项目六任务2：IMUGNSS组合导航（教师手册）

任务6.2IMU/GNSS组合导航-教师手册智能网联汽车传感器应用技术EISA(Guangzhou)IntelligentTechnologyCo.,Ltd.1、一体化教学设计授课教师：授课班级：学时数：授课日期：一体化教学场所：教学目标能力目标知识目标素质目标1.能掌握组合导航系统的分类；2.能掌握组合导航系统的优缺点；3.能掌握组合导航系统的功能；4.能掌握惯性导航系统的定义；5.能掌握惯性导航系统的组成；6.能掌握惯性导航的优缺点。1.通过课程讲解了解组合导航系统与其它导航系统的对比；2.通过课程讲解了解GPS/DR组合导航定位系统；3.通过课程讲解了解惯性导航系统的分类；4.通过课程讲解了解惯性导航系统的作用；5.通过课程讲解了解组合导航在智能网联汽车上的应用。1.专心听课认真记录笔记；2.积极参与讨论；3.个人积极回答问题；4.养成良好的课后复习习惯；5.课后翻阅相关资料加深对课程的了解。教学重点1.组合导航系统的分类；2.组合导航系统的特点及功能；3.组合导航系统与其它导航系统的对比；4.惯性导航系统的组成及应用；5.惯性导航系统的基本原理及特点。教学准备1.IMU/GNSS组合导航课件；2.IMU/GNSS组合导航学生手册；3.IMU/GNSS组合导航学生工作页。教学活动1.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解组合导航系统的分类；2.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解组合导航系统的特点及功能；3.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道组合导航系统与其它导航系统的对比；4.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们知道惯性导航系统的组成、分类及应用；5.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解惯性导航系统的基本原理及特点；6.通过多媒体课件中图片和课程讲解让学生们了解组合导航在智能网联汽车的应用；7.通过完成工作页方式，让学生们加深对定位系统的了解。课后作业教学体会一体化教学实施教学流程教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配（min）教学引入提问：大家都知道导航是通过卫星定位的，那当汽车进入隧道时，车辆又靠什么东西来维持定位的准确性呢？课前提问多媒体课件分组讨论2教学告知1.了解组合导航系统的分类；2.了解组合导航系统的特点及功能；3.了解惯性导航系统的组成、分类及应用；4.了解惯性导航系统的基本原理及特点。讲授多媒体课件示范教学课前预习3教学准备认识视觉传感器课件。讲授多媒体课件讲解课前预习5教学实施1.了解组合导航系统的分类；2.了解组合导航系统的特点及功能；3.了解惯性导航系统的组成、分类及应用；4.了解惯性导航系统的基本原理及特点。讲授多媒体课件讲解课前预习分组讨论75教学总结1.导航的发展从以前的观星到、司南、指南针再到四大卫星导航系统。2.导航系统的分类，组成及应用。提问启发引导多媒体课件讲解回答问题完成个别理论工作页。5任务考核及答案3.1判断题3.1.1惯性导航系统可以看成是IMU与软件的结合。（√）3.1.2组合导航系统是利用多种信息源，互相补充，构成一种有多维度和导航准确度更高的多功能系统。（√）3.1.3常见的组合导航有4种。（×）3.1.4组合导航系统有协合超越和互补两种功能。（×）3.1.5惯性导航系统（INS）是一种利用惯性传感器测量载体的角速度信息，并结合给定的初始条件实时推算速度、位置、姿态等参数的自主式导航系统。（√）3.1.6惯性导航系统一般采用加速度传感器和陀螺仪传感器来测量载体参数。（√）3.1.7惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。（√）3.1.8捷联式惯性导航系统是将陀螺仪和加速度等惯性元件通过万向支架角运动隔离系统与运动载体固定联接的惯性导航系统。（×）3.2不定项选择题3.2.1GPS/DR组合导航定位系统由（ABCD）组成。A.GPSB.电子罗盘C.里程计D.导航计算机3.2.2惯性导航系统主要由（ABC）等组成。A.惯性测量装置B.计算机C.控制显示器D.IMU3.2.3在无人驾驶系统中，GPS的更新频率一般为（B）。A.5HzB.10HzC.20HzD.100Hz3.2.4下列属于惯性导航系统的优点的是（ABD）。故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰影响可全天候在全球任何地点工作能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低D.数据更新率高，短期精度和稳定性好3.2.5下列（ABD）情境下车辆会出现GPS信号丢失、导航失灵的现象。A.经过隧道B.密林小路C.沿海公路D.高楼林立的窄道3.2.6惯性导航系统可以看成是（B）与软件的结合。A.加速度传感器B.IMUC.陀螺仪D.GPS3.3问答题3.3.1简述组合导航系统的分类。答：1、GPS与惯性导航系统组合；2、北斗与惯性导航系统组合；3、双差分GPS与惯性导航系统组合。3.3.2简述惯性导航系统的基本原理。答：惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度、角加速度，将它对时间进行一次积分，求得运动载体的速度、角速度，之后进行二次积分求得运动载体的位置信息，然后将其变换到导航坐标系，得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等。INS原理是一种推算定位方式，基于车辆当前位置，并通过惯性导航测量单元（IMU），测得车辆当前的运动方向和速度，推算出下一时刻自身所处的位置。3.3.3简述平台式惯性导航系统的特点。答：平台式惯性导航系统是将陀螺仪和加速度等惯性元件通过万向支架角运动隔离系统与运动载体固定联接的惯性导航系统。根据建立的坐标系不同，又分为空间稳定和本地水平两种工作方式。1、空间稳定平台式惯性导航系统的台体相对惯性空间稳定，用以建立惯性坐标系。地球自转、重力加速度等影响由计算机加以补偿。这种系统多用于运载火箭的主动段和一些航天器上。2、本地水平平台式惯性导航系统的特点是台体的两个加速度计输入轴所构成的基准平面能够始终跟踪飞行器所在点的水平面（利用加速度计与陀螺仪组成舒拉回路来保证），因此加速度计不受重力加速度的影响。这种系统多用于沿地球表面作等速运动的飞行器