慣性導航系統的基本原理、特點及在現代生活中的應用
慣性導航系統的基本原理
慣性導航系統也稱作慣性參考系統，是一種不依賴於外部資訊、也不向外部輻射能量(如無線電導航那樣)的自主式導航系統。其工作環境不僅包括空中、地面，還可以在水下。慣性導航的基本工作原理是以牛頓力學定律為基礎，通過測量載體在慣性參考係的加速度，將它對時間進行積分，且把它變換到導航座標系中，就能夠得到在導航座標系中的速度、偏航角和位置等資訊。
慣性導航系統屬於推算導航方式，即從一已知點的位置根據連續測得的運動體航向角和速度推算出其下一點的位置，因而可連續測出運動體的當前位置。慣性導航系統中的陀螺儀用來形成乙個導航座標系，使加速度計的測量軸穩定在該座標系中，並給出航向和姿態角;加速度計用來測量運動體的加速度，經過對時間的一次積分得到速度，速度再經過對時間的一次積分即可得到距離。
慣性導航技術的理論基礎是牛頓力學基本定律。慣性導航系統是以陀螺和加速度計為敏感器件的導航引數解算系統，該系統根據陀螺的輸出建立導航座標系，根據加速度計輸出解算出運載體在導航座標系中的速度和位置。慣性導航系統分成平台式慣性導航系統和捷聯式慣性導航系統兩大類。
平台式慣性導航系統將慣性測量元件安裝在慣性平台上，慣性平台穩定在預定的座標系內，為加速度計提供乙個測量基準，並使慣性測量元件體角運動的影響。導航計算機根據加速度計的輸出和初始條件進行導航解算，得出載的位置、速度等導航引數。捷聯式慣性導航系統將慣性測量元件直接固聯在載體上，測量沿載體座標系的角速度和角加速度，計算機則利用陀螺的輸出，進行座標變換，求解載體的即時速度、位置等導航引數。
慣性導航僅依靠慣性裝置本身就能在載體內部獨立地完成導航任務，不需要與外界發生任何訊號聯絡，具有高度的自主性。這在戰略和戰術應用上具有重要的意義。但慣性導航的定位誤差會隨時間逐步增加，必須不斷地進行誤差修正，才能保證達到要求的精度。
陀螺儀陀螺儀通常是指安裝在萬向支架中高度旋轉的轉子，轉子同時可繞垂直於自轉軸的一根軸或兩根軸進動，前者稱單自由度陀螺儀，後者稱二自由度陀螺儀。陀螺儀具有定軸性和進動性，利用這些特性製成了敏感角速度的速率陀螺和敏感角偏差的位置陀螺。對於光學、mems等技術被進入於陀螺儀的研製，現在習慣上把能夠完成陀螺功能的裝置統稱為陀螺。
陀螺儀的種類很多，按用途來分，它可以分為感測陀螺儀和指示陀螺儀。感測陀螺儀用於飛行體運動的自動控制系統中，作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度感測器。指示陀螺儀主要用於飛行狀態的指示，作為駕駛和領航儀表使用。
陀螺儀分為，壓電陀螺儀，微機械陀螺儀，光纖陀螺儀和雷射陀螺儀，它們都是電子式的，並且它們可以和加速度計，磁阻晶元，gps，做成慣性導航控制系統。
加速度計
加速度是用來計測量加速度的儀表。它通過測量元件在某個軸向的受力情況來得到結果，表現形式為軸向的加速度大小和方向，但用來測量裝置相對地面的擺放姿勢的精確度不高，該缺陷可以通過陀螺儀得到補償。
慣性導航的特點：
慣性導航系統有如下優點:1、由於它是不依賴於任何外部資訊，也不向外部輻射能量的自主式系統，故隱蔽性好，也不受外界電磁干擾的影響;2、可全天候、全時間地工作於空中、地球表面乃至水下;3、能提供位置、速度、航向和姿態角資料，所產生的導航資訊連續性好而且雜訊低;4、資料更新率高、短期精度和穩定性好。其缺點是:
1、由於導航資訊經過積分而產生，定位誤差隨時間而增大，長期精度差;2、每次使用之前需要較長的初始對準時間;3、裝置的**較昂貴;4、不能給出時間資訊。但慣導有固定的漂移率，這樣會造成物體運動的誤差，因此射程遠的**通常會採用指令、gps等對慣導進行定時修正，以獲取持續準確的位置引數。慣導系統目前已經發展出撓性慣導、光纖慣導、雷射慣導、微固態慣性儀表等多種方式。
陀螺儀由傳統的繞線陀螺發展到靜電陀螺、雷射陀螺、光纖陀螺、微機械陀螺等。雷射陀螺測量動態範圍寬，線性度好，效能穩定，具有良好的溫度穩定性和重複性，在高精度的應用領域中一直佔據著主導位置。由於科技進步，成本較低的光纖陀螺(fog)和微機械陀螺(mems)精度越來越高，是未來陀螺技術發展的方向。
慣性導航系統在現代生活中的應用
現代生活中慣性導航系統已經涉及到我們的生活中的很多發面，在陸地車輛、船舶、艦艇、航天飛行器、大地測量、資源勘測、海洋探測、鐵路、太空梭及執導**方面，尤其是在軍事方面得到了大量的應用，戰鬥機、坦克、飛彈都用到了慣性導航技術。隨著慣性導航技術的發展與成熟，人們的出行、娛樂都會涉及到慣性導航。手機、攝像機、玩具、航模和現在很火熱的vr都已經運用到了慣性導航技術。
現在的gps就是慣性導航系統在生活中應用最成功的例子。在未來的生活中慣性導航會涉及到更多的方面，對我們的生活產生更大的幫助。
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