惯性导航传感器还可以集成用于导航数据和速度的内部或外部GNSS接收器。它可以是单天线或双天线GNSS，然而，在低动态应用中，两个天线更适合航向。

什么是加速度计？

加速度计测量适当的加速度。这是它相对于自由落体所经历的加速度，以及人和物体所感受到的加速度。换句话说，在时空中的任何一点上，等效原理都保证了局部惯性系的存在，加速度计测量相对于该惯性系的加速度。这种加速度通常用重力来测量，或者更准确地说，用m/s²来测量。

什么是陀螺仪？

陀螺仪是一种物理传感器，用于检测和测量物体相对于惯性参考系的角运动。它在没有任何外部基础设施或参考信号的情况下测量物体的绝对运动。

什么是惯性导航系统？

惯性导航系统（INS）是一种由惯性测量单元（IMU）和计算单元组成的独立设备。IMU通常由三轴加速度计、三轴陀螺仪组成，有时还包括三轴磁力计，用于测量系统的角速率和加速度。在给定初始起始位置和姿态的情况下，用于根据IMU的原始测量值确定系统的姿态、位置和速度的计算单元。

惯性导航系统（INS）是如何工作的？

惯性导航系统（INS）使用由加速度计、陀螺仪，有时还有磁力计组成的惯性测量单元（IMU）。

计算单元负责记录所有惯性测量并执行必要的计算，通常通过使用先进的卡尔曼滤波来确定姿态、速度和最终位置。以下部分将深入研究根据IMU的测量值确定姿态、速度和位置所需的计算，并讨论传感器的各种规格以及它们如何影响INS的整体精度。如果您想了解更多关于卡尔曼滤波的信息。

系统的姿态是通过对陀螺仪在定义的时间段内测量的角速率（角速度）进行积分来计算的。为了进行分析，我们考虑了单轴运动，因为姿态的非线性耦合使得在一般情况下无法进行多轴分析。

无辅助惯性导航，也称为航位推算，需要极其精确的惯性传感器来为导航目的提供适当精确的位置和速度估计。惯性传感器测量中的各种误差源本身会导致INS导航解决方案中的无限误差增长，如偏差、噪声、比例因子误差、未对准、温度依赖性和陀螺仪g灵敏度。当执行惯性传感器的纯集成时，陀螺仪的性能通常主导位置误差。

惯性导航系统中的加速度计测量系统由于运动而产生的线性加速度和由重力引起的伪加速度。为了获得系统因运动而产生的线性加速度，必须使用系统姿态的估计值从加速度计测量值中减去重力引起的伪加速度。然后可以对所得的线性加速度测量值进行一次积分以获得系统的速度，并进行两次积分以获取系统的位置。然而，这些计算在很大程度上依赖于INS保持精确的姿态估计，因为姿态的任何误差都会导致计算加速度的误差，从而导致积分位置和速度的误差。

速度误差是通过对加速度进行积分并在积分开始时将其添加到初始速度误差中得出的。

最后，找到了一个位置误差的解决方案，该解决方案考虑了惯性导航中发现的所有重要误差源。作为提醒，该解决方案考虑了纯水平轴上的线性加速度。去除方程中的最后一个分量将得到基于垂直线性加速度的解。这个位置积分结果表明了为什么大多数INS系统最初都是根据其陀螺仪性能进行评估的，特别是运行中的偏置稳定性：与陀螺仪偏置成比例的定位误差随着时间的立方增长！