惯性导航技术发展与应用论文

惯性导航技术发展与应用

【摘要】阐述了惯性导航的基本原理,并通过简图来表示出原理的示意图。举出了常见的导航系统.总结了世界范围内惯性导航的发展历程与发展趋势,其中重点介绍了国内导航的发展路程。而后简洁叙述了惯性导航的应用。

【关键词】惯性导航；平台式惯性导航；捷联式惯性导航

0.引言

惯性导航系统利用惯性敏感元件在飞机、导弹、舰船、火箭载体内部测量载体相对惯性空间的线运动和角运动参数，在给定的运动初始条件下，根据牛顿运动定律，推算载体的瞬时速度和瞬时位置。惯性导航涉及到控制技术、计算机技术、测试技术、精密机械工艺等多门应用技术学科，是现代高精尖技术的产物。

1.惯性导航的基本原理

在这里我们假设船舶在海面的较小范围内航行，这样舰船的活动区域可近似看作是一平面，球面导航就可以化为平面导航。我们再假设载体的初始坐标（□，λ）。载体是匀速航行，且东向、北向的分速度分别是ve0、vn0。我们沿着船舶平台的正东方和正北方各安装一个加速度计，从这两个速度计中的输出，可以根据载体沿正东方向和正北方向的加速度：ae和an，并与初始速度相加得到载体的东向与北向速度。

ve=ve+at

vn=ve+at

惯性导航技术的工作原理

惯性导航技术的工作原 理 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

惯性导航系统基本工作原理 惯性导航系统是十分复杂的高精度机电综合系统，只有当科学技术发展到一定高度时工程上才能实现这种系统，但其基本工作原理却以经典的牛顿力学为基础。 设质量m受弹簧的约束，悬挂弹簧的壳体固定在载体上，载体以加速度a 作水平运动，则m处于平衡后，所受到的水平约束力F与a的关系满足牛顿第 二定律： F a m 。测量水平约束力F，求的a，对a积分一次，即得水平速 度，再积分一次即得水平位移。以上所述是简单化了的理性情况。由于运载体不可能只作水平运动，当有姿态变化时，必须测得沿固定坐标系的加速度，所以加速度计必须安装在惯性平台上，平台靠陀螺维持要求的空间角位置，导航计算和对平台的控制由计算机完成。 陀螺仪组件测取沿运载体坐标系3个轴的角速度信号，并被送入导航计算机，经误差补偿计算后进行姿态矩阵计算。加速度计组件测取沿运载体坐标系3个轴的加速度信号，并被送入导航计算机，经误差补偿计算后，进行由运载体坐标系至“平台坐标系”的坐标变换计算。他们沿机体坐标系三轴安装，并且与机体固连，它们所测得的都是机体坐标系下的物理量。 参与控制和测量的陀螺和加速度计称为惯性器件，这是因为陀螺和加速度计都是相对惯性空间测量的，也就是说加速度计输出的是运载体的绝对加速度，陀螺输出的是运载体相对惯性空间的角速度或角增量。而加速度和角速度或角增量包含了运载体全部的信息，所以惯导系统仅靠系统本身的惯性器件就能获得导航用的全部信息，它既不向外辐射任何信息，也不需要任何其他系统

煤层气多分支水平井的最新进展及发展趋势

第１９卷第１期２０１０年１月 中国矿业 ＣＨＩＮＡＭＩＮＩＮＧＭＡＧＡＺＩＮＥ Ｖ０１．１９。Ｎｏ．１ Ｊａｎｕａｒｙ２０１０ 煤层气多分支水平井的最新进展及发展趋势 姜文利１’２，叶建平３，乔德武２ （１．中国地质大学（北京）海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室，北京１０００８３； ２．国土资源部油气资源战略研究中心，北京１０００３４；３．中联煤层气有限责任公司，北京１０００１１） 摘要：多分支水平井是开采煤层气的＿萝要手段。多适用于中、高煤阶煤层，煤层机械强度较高，力学性质稳定；地质条件要求埋深适中，煤层厚度适中，横向连续稳定分布，煤层中夹矸不发育，构造 稳定，避开断层和破碎带。煤层气多分支水平井技术最主要的优点表现在，单井产气量高、采收率高、 生产周期短、井场占地面积少。不同地质条件需采用不同井型多分支水平井，其经济效益与社会效益 不同。 关键词：煤层；煤层气；多分支水平井 中图分类号：ＴＤ７１２＋．２文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—４０５１ｆ２０１０）０１一Ｏ】０１—０３ＴｈｅｒｅｃｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｅｎｄｅｎｃｙｉｎＣＢＭｍｕｌｔｉ—ｂｒａｎｃｈｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌ ＪＩＡＮＧＷｅｎ－ｌｉｌ’２ＹＥＪｉａｎｇ－ｐｉｎ９３ＱＩＡＯＤｅ－ｗＣ （１．ＴｈｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｒｉｎｅＲｅｓｅｒｖｏｉｒＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎＡｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔｒａｔｅｇｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆ Ｏｉｌ＆ＧａｓＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＬａｎｄ＆Ｒｅｓｏｕｅｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００３４，Ｃｈｉｎａ； ３．ＣｈｉｎａＵｎｉｔｅｄＣｏａｌｂｅｄＭｅｔｈａｎｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣＢＭｍｕｌｔｉ—ｂｒａｎｃｈｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｉｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔＯｅｏａｌｂｅｄｓｏｆｔｈｅｈｉｇｈｒａｎｋＣＢＭａｎｄｍｅ－ ｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏａｌｂｅｄｓ ｓｈｏｕｌｄｂｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｄｅｐｔｈ，ｓｔａｂｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｓｔａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＴｈｅｍａｊｏｒａｄｖａｎｔａｇｅｏｆＣＢＭｍｕｌｔｉ—ｂｒａｎｃｈｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｉｓｈｉｇｈｗｅｌｌ—ｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ，ｈｉｇｈｒｅｃｏｖｅｒｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｈｏｒｔｐｅｒｉｏｄｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｌｉｔｔｌｅｆｌｏｏｒａｒｅａ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎ— ｄｉｔｉｏｎｓｄｏｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｗｉｔｈｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅ ＣＢＭｍｕｌｔｉ—ｂｒａｎｃｈｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｓ．Ｔｈｅｒｅａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｃｏ—ｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔａｎｄｓｏｃｉａｌｂｅｎｅｆｉｔｉｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅＣＢＭｍｕｌｔｉ—ｂｒａｎｃｈｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌｂｅｄｓ；ｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅ；Ｍｕｌｔｉ—ｂｒａｎｃｈｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌ ｌ我国多分支水平并应用现状 多分支水平井技术应用于煤层气始于２０世纪初，美国ＣＤＸ公司在试验成功后迅速在美国和其他国家推广应用。煤层气多分支水平井，又称羽状水平井，是指一个或两个主水平井眼盘侧再侧钻出多个分支井，能够穿越更多的煤层割理裂缝系统，最大限度地沟通裂缝通道，增加泄气面积，使更多的气体进入主流道，提高单井产气量。煤层其多分支水平井一般由工程井和生产井组成一个翼，工程井包括直井段、造斜段和水平段，水平段包括主支和分支；生产井为直井，在煤层段 收稿日期：２００９～０７—２４ 基金项目：全国油气资源战略选区调查与评价专项项目资助 作者简介：姜文利，男。在读博士，主要从事石油地质、煤层气、页岩气、油气资源战略研究工作。造洞穴，并与水平段连通。在一个工程井中可以沿不同方向布置２～４个翼。 ２００４年，我国正式开始引进煤层气多分支水平井以后，中石油、中联煤等多家公司在沁水盆地、韩城区块、保德区块等地区进行试验，成功率高钻井主要集中在沁水盆地南部地区。 过去几年多分支水平井完井数量节节上升（图１）。２００５年、２００６年是多分支水平井技术引入中国的初期，处于摸索期，不成功的井较多。２００７年，多分支水平井完井数量增加，成功率不断增高，如表１。到２００８年１０月为止，全国已施工多分支水平井６４口，正在产气３７口，产能达到７亿～８亿ｍ３。在樊庄一胡底区块，２００６～２０１０年度实施１９１口水平井，直井５６６口，最终实现１５亿ｍ３的产量，在１５亿ｉＴｌ３产量中，多分支水平 万方数据

惯性导航系统发展综述报告

惯性导航系统发展综述报告 学号：姓名： 摘要：本文介绍了惯性导航系统的主要组成、基本原理、分类以及优缺点。列举了惯性导航系统在当前的主要应用领域及发展趋势。 关键词：惯性导航系统、陀螺仪、加速度计、GPS、组合导航 一.引言 美国《防务新闻》网站报道称，美军正在研制新型导航定位设备，以替代现在广泛使用的GPS卫星定位导航系统。GPS之所以被美军诟病，主要是由于该系统过于依赖脆弱的天基卫星系统。卫星在战时极易被干扰、破坏，或受到网络攻击，自身安全性难以得到有效保证。为有效解决GPS安全性问题和美军对精确定位、导航、授时服务的需求之间难以调和的矛盾，美军开始积极寻求GPS 的替代品。据称，基于现代原子物理学最新成就的微型惯性导航技术是未来代替GPS的一个重要的技术解决方案。 惯性导航系统是人类最早研发明的导航系统之一。早在1942年德国在V-2火箭上就率先应用了惯性导航技术。从2009年，美国国防部先进研究项目局就深入进行新一代微型惯性导航技术的研发与测试工作。据悉，这种新一代导航系统主要通过集成在微型芯片上的三个原子陀螺仪、加速器和原子钟精确测量载体平台相对惯性空间的角速率和加速度信息，利用牛顿运动定律自动计算出载体平台的瞬时速度、位置信息并为载体提供精确的授时服务。 美军也对该系统的未来发展充满信心。安德瑞·席克尔认为，就像30年前人们没有预想到GPS会发展到目前如此程度一样，在未来20年新一代微型惯性导航系统的发展程度也是无可限量的。 从此报道中可以看出研究惯性导航技术的重要作用。 二．惯性导航系统的概念 惯性导航（inertial navigation）是依据牛顿惯性原理，利用惯性元件（加速度计）来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到

国外卫星导航应用标准综述概论

国外卫星导航应用标准综述 一、引言 全球卫星导航系统已深入到各国安全、经济领域的方方面面，已成为现代高新技术民用的成功典范。以产业化程度最高的GPS为例，已逐步演变为一种世界性的高新技术产业，它使航空、航海、测绘、时间及机械控制等传统产业的工作方式发生了根本的转变，它开拓了个人移动位置服务等全新的信息服务领域。随着卫星导航应用的逐步深入及应用领域的逐渐拓展，国外发布了大量卫星导航应用标准，本文将主要针对目前检索到的国外卫星导航应用标准进行梳理和分析。 二、国际及国外卫星导航相关标准化组织 卫星导航应用范围非常广，涉及卫星导航相关的国际和国外标准化组织也非常多，它们共同研究制定各国在航空、航海等领域赖以遵循、统一通用的导航条约法规、规范等标准。与卫星导航相关的国际级标准化组织主要有国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）、国际电信联盟（ITU）。此外，还有其他比较权威的区域标准化组织和国际组织也参与制定和发布卫星导航技术标准。经过调研与分析，共整理出了24个与卫星导航相关的标准化组织，这些标准化组织并不能涵盖卫星导航应用的所有领域，但已反映了卫星导航应用主流领域的标准化组织情况，如表1所示。其中美国的标准化组织有8个，欧洲的标准化组织有4个，核心的标准化组织除ISO、IEC和ITU外，还有ARINC、ETSI、FAA、NMEA、RTCM 和RTCA。

三、国外卫星导航应用标准分析 通过对表1中24个组织和机构的调研，共检索到卫星导航应用相关标准191项。经过整理和分析， 表1 与卫星导航相关的国际、国外标准化组织和国际组织（双线分割）

可将其归纳为卫星导航系统标准、卫星导航应用基础标准、电子地图标准、接收设备数据格式标准、差分技术标准、接收设备性能要求与检测方法六类。其中，卫星导航系统标准主要是各卫星导航系统的接口标准、系统性能标准；卫星导航应用基础标准主要为术语类和时空系统类标准；接收设备数据格式主要为应用领域的接收设备通用数据格式要求标准，差分技术标准为增强导航定位精度采用的差分技术和格式标准；接收设备性能要求与检测方法主要是各类接收机的标准。 1.卫星导航系统标准 1.1系统接口标准 系统接口标准主要是各卫星导航系统研制国公布的接口控制文件。目前GPS系统、GLONASS系统和Galileo系统都已经公布了各自的接口控制文件。 以GPS系统为例，自20世纪90年代末美国政府提出GPS现代化计划以来，美国军方先后发布了IS-GPS-200、IS-GPS-705、IS-GPS-800和IS-GPS-870四类接口性能规范：IS-GPS-200对GPS空间段与GPS无线电频率链路1（L1）和2（L2）的用户接收机之间的接口要求进行了定义，最新版本为IS-GPS-200G； IS-GPS-705规定了GPS无线电频率链路5（L5）上全球定位系统空间段和导航用户段之间的接口要求，其最新版本为IS-GPS-705C； IS-GPS-800定义了无线电频率链路1（L1）上GPS卫星与导航接收机之间的信号传输特征。虽然广播频段L1内有多个信号，这个接口规范只定义了L1内的民用信号（L1C），其最新版本为IS-GPS-800C；

多分支井钻井

多分支井钻井：多分支井是指在一口主井眼的底部钻出两口或多口进入油气藏的分支井眼（二级井眼），甚至在从二级井眼钻出三级子井眼。几何导向钻井：由井下随钻测量工具测量的几何参数：井斜、方位和工具面的数值传给控制系统，由控制系统及时纠正和控制井眼轨迹的钻 井工具。 地质导向钻井：用地质准则来设计井眼的位置，对准确钻入油气目的层负责的钻井方式。 套管钻井：使用套管或尾管作为钻柱进行钻进，在一个钻井过程中同时完成钻井与固井作业。 控压钻井：是一种精确控制整个井筒环空压力的钻井技术，能有效解决窄窗口钻井过程中出现的喷、漏、塌、卡等多种复杂情况，避免地层流体侵 入井筒，减少井涌、井漏的发生。 泥浆帽钻井（mudcap drilling ）：是液相欠平衡钻井的一种，指环空、节流阀关闭，环空施加重稠的流体（所谓的泥浆帽）而清稀的钻井液通 过钻具进入地层实现边漏边钻的一种钻井方式。 1.2根据课程学习对现代钻井技术包含的内容和未来钻井技术发展方向做一简单评述。（10分） 内容：水平井钻井技术、大位移井钻井技术、多分支井钻井技术、旋转导向钻井技术、地质导向钻井技术、小井眼钻井技术、套管钻井技术、柔性管钻井技术、随钻测量钻井技术、钻井信息应用技术、智能钻井技术。 方向:1.钻井技术的发展将以信息化智能化、综合化、现代化为特点，并以实现自动化钻井阶段为目标；2.在世界石油资源的主要地区和复杂地区的工作量将增大，在极地、远海、深层和复杂油气田江钻更多的井；3.钻井技术将按三个层次发展，即成熟技术集成化，在研究技术工业化、高新技术和创新工程加快引入和发展；4.钻井工程的理论研究将更加系统化与成熟。 1.3 根据课程学习分析我国钻井技术发展现状、存在问题和努力方向。（10分） 差距：我国在智能钻井、智能完井、复杂结构井、多分支井、大位移井和柔性管钻井完井等方面几乎还是空白或刚刚起步。钻井信息技术、随钻测量技术和深井技术（尤其是深初探）方面差距较大。水平井的应用还未达产业化的程度。钻井总体差距约为5-10年。 问题：我国钻井技术基本上还是以跟踪为主，创新成果不多。 今后：今后应明确目标、集中攻关、强调研究与开发有自主知识产权的创新工程与技术。应加强钻井理论研究，如钻井预测理论等，面向21世纪钻井技术的发展关键在人才，如何培养为钻井服务的创新人才和胜任国际全球化竞争的队伍迫在眉睫。 1.4 写出十种以上钻井新技术的中、英文名称。（10分） 水平井钻井技术.大位移井钻井技术.多分支井钻井技术旋转导向钻井技术.地质导向钻井技术：欠平衡钻井技术：小井眼钻井技术：控制压力钻井技术套管钻井技术：连续管钻井技术： 2.1 完成一口水平井的设计和施工将包含哪些方面的技术研究工作？（10分） 1.水平经济性：产量、效益、增加可采储量、提高采收率。 2.水平井井位确定布井方案研究：地址要素、长度、泄油面积 3.水平井油藏工程：锥进、产量预测、表皮效应、井网和形状研究 4.水平井设计：剖面设计、钻井参数、井身结构、钻柱组合

民航导航技术的发展现状及发展趋势

民航导航技术的发展现状及发展趋势 引言 导航是一种为运载体航行时提供连续、安全和可靠服务的技术。航空和航海的需求是导航技术发展的主要推动力。尤其是航空技术，由于飞机在空中必须保持较快的运动速度，留空时间有限，事故后果严重，对导航提出了更高的要求;同时飞机所能容纳的载荷与体积较小，使导航设备的选择受到较大的限制。对于航空运输系统来讲，导航的基本作用就是引导飞机安全准确地沿选定路线、准时到达目的地。 自无线电导航技术的广泛应用以来，导航已从通过观测地形地物、天体的运动以及灯光电磁现象，改变为主要依赖电磁波的传播特性来实现，部分摆脱了天气、季节、能见度和环境的制约，以及精度十分低下的状况。飞机在云海茫茫的天上，能随时掌握自己的位置，大大降低了飞行安全风险。导航已成为民航完全可以依赖的技术手段，促进了世界民航事业的发展。 20年代70世纪发展起来的信息技术使导航技术呈现了新面貌。卫星导航(GPS和GLONASS)以及其增强系统和组合系统，已经能够方便、廉价地为全球任何地方、全天候提供较高精度和连续的位置、

速度、航姿和时间等导航信息，成为支持未来航空运输发展的又一股强大动力。 1民航导航技术的现状 1.1支持航路的导航技术 1.1.1惯性导航系统 从20世纪20年代末开始，虽然陆基无线电导航逐渐成为航空的主要导航手段，但由于需要地面系统或设施的支持，无法实现自主定位和导航，限制了航空的发展。首先，军事上对导航系统提出了生存能力、抗干扰、反利用和抗欺骗的需求，具有自主导航能力的惯性导航系统(INS)于60年代在航空领域投入使用。但民用飞机采用INS 的主要原因是由于INS提供的导航信息连续性好，导航参数短期精度高，更新速率高(可达50～1000Hz)。 20世纪70年代后，由于数字计算机的使用和宽体飞机的发展，INS也开始了大发展阶段。由于INS具有许多陆基导航系统不具备的优点，尤其是可以产生包括飞机三维位置、三维速度与航向姿态等大量有用信息，在民航中得到了应用，是民航飞机的基本导航系统。当然它自生的垂直定位功能不好误差是发散的，不能单独使用，在现代

导航系统发展趋势

船用导航产品技术发展趋势 1概述 船用导航技术很多，主要由磁导航、卫星导航、无线电导航、雷达导航、惯性导航和天体导航。我公司主要涉及磁导航和惯性导航，磁导航发展较早，主要产品为磁罗经，惯性导航产品同样有着辉煌的历史，是国内最早一批开始惯性导航产品的企业。 磁罗经因其连续工作时间长、自主性强、可靠性强和经济性好等显著地优点，始终是为各类舰艇与传播提供航向和观测物标方位等数据所必备的导航仪器。尽管近年来陀螺罗经、GPS定位设备、船用雷达的技术与精度有了飞跃式发展，但依然不可以取代磁罗经在舰艇上的使用地位。惯性导航设备可以为载体提供航向、位置、姿态、速度等基本物理信息，是信息化装备中最核心的传感设备之一。惯性导航设备仅需要敏感地球自转而不需要借助外界任何的光、电、磁信息的机理决定了它的完全自主的特点，是复杂战场环境中保底的导航手段。惯性导航技术是最重要的军用技术之一，可以毫不夸张的说，惯性导航的发展水平直接影响了一个国家的武器装备的先进性。惯性导航产业起步于军用，目前仍主要应用于军用领域。不过随着随着成本的降低和需求的增长，其范围已由原来的舰艇、飞机、航天宇航、制导武器、战车等军用或军民两用领域，扩展到大地测量、资源勘测、地球物理测量、海洋探测、铁路、隧道等民用领域，甚至在机器人、摄像机、儿童玩具中也被广泛应用。 2国外发展现状 2.1磁罗经 磁罗经是利用地磁场对磁针具有吸引力的现象而制成的一种航海指向仪器，地磁场是一种天然的矢量场，由地球自身的物理特性所产生，其方向和强度几乎不随时间、天气等的影响。因此，与其它导航方式相比，地磁导航是一种极为稳定，误差不累加（陀螺），不依赖于外界数据交互（GPS）的自主导航方式。虽然历史悠久，直到今日仍然被广泛的用于各类导航领域。并且是IMO（国际海事组织）强制装船的设备。过去，由于弱磁测量技术的限制，一直采用机械式磁罗经，与其他导航技术相比，地磁导航技术并未有真正的突破和发展。Sperry Marine 作为国外老牌导航产品厂商，生产的磁罗经目前依然在销售，其航向精度标称值优于0.5°。

MEMS技术发展综述

MEMS技术发展综述 施奕帆04209720 （东南大学信息科学与工程学院） 摘要：对于MEMS技术进行简要的介绍，了解其诞生与发展，所涉及的学科领域，目前的研究成果以及在生活、军事、医学等方面的应用。目前MEMS在我国的发展已取得一定成果，在21世纪可以有更大的突破，其未来在材料、工艺、微器件、微系统方面也具有巨大的发展空间。 关键词：MEMS、传感器、微制造技术 一、MEMS简介 微机电系统(micro electro mechanical system，MEMS)是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，其起源可以追溯到20世纪50～60年代，最初贝尔实验室发现了硅和锗的压阻效应，从而导致了硅基MEMS传感器的诞生和发展。在随后的几十年里，MEMS得到了飞速发展，1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60～120／μm的硅微型静电电机；1987～1988年，一系列关于微机械和微动力学的学术会议召开，所以20世纪80年代后期微机电系统一词就渐渐成为一个世界性的学术用语，MEMS技术的研究开发也成为一个热点，引起了世界各国科学界、产业界和政府部门的高度重视，经过几十年的发展，它已

成为世界瞩目的重大科技领域之一。 二、MEMS涉及领域及作用 MEMS技术涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等学科。MEMS开辟了一个新的技术领域，它的研究不仅涉及元件和系统的设计、材料、制造、测试、控制、集成、能源以及与外界的联接等许多方面，还涉及微电子学、微机构学、微动力学、微流体学、微热力学、微摩擦学、微光学、材料学、物理学、化学、生物学等基础理论 三、MEMS器件的分类及功能 目前，MEMS技术几乎可以应用于所有的行业领域，而它与不同的技术结合，往往会产生一种新型的MEMS器件。根据目前的研究情况，除了进行信号处理的集成电路部件以外，MEMS内部包含的单元主要有以下几大类： （1）微传感器： 主要包括机械类、磁学类、热学类、化学类、生物学类等。其主要功能是检测应变、加速度、速度、角速度（陀螺）、压力、流量、气体成分、湿度、pH值和离子浓度等数值，可应用于汽车、航天和石油勘探等行业。

惯性导航系统

惯性导航系统 一、惯性导航系统（Inertial Navigation System，INS） 1、基本概念 惯性导航系统（INS）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。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。 惯性导航系统目前已经发展出挠性惯导、光纤惯导、激光惯导、微固 态惯性仪表等多种方式。陀螺仪由传统的绕线陀螺发展到静电陀螺、激光 陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。激光陀螺测量动态范围宽，线性度好， 性能稳定，具有良好的温度稳定性和重复性，在高精度的应用领域中一直 占据着主导位置。由于科技进步，成本较低的光纤陀螺（FOG）和微机械陀螺（MEMS）精度越来越高，是未来陀螺技术发展的方向。我国的惯导技术 近年来已经取得了长足进步，液浮陀螺平台惯性导航系统、动力调谐陀螺 四轴平台系统已相继应用于长征系列运载火箭。其他各类小型化捷联惯导、光纤陀螺惯导、激光陀螺惯导以及匹配GPS修正的惯导装置等也已经大量应用于战术制导武器、飞机、舰艇、运载火箭、宇宙飞船等。如漂移率 0.01°-0.02°/h 的新型激光陀螺捷联系统在新型战机上试飞，漂移率 0.05°/h 以下的光纤陀螺、捷联惯导在舰艇、潜艇上的应用，以及小型化挠性捷联惯导在各类导弹制导武器上的应用，都极大的改善了我军装备的 性能。 惯性导航系统有如下主要优点：（1）由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式系统，故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的 影响；（2）可全天流全球、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下；（3）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；（4）数据更新率高、短期精度和稳定性好。其缺点是：（1）由 于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差；（2）每次使用之前需要较长的初始对准时间；（3）设备的价格较昂贵；（4） 不能给出时间信息。但惯导有固定的漂移率，这样会造成物体运动的误差，因此射程远的武器通常会采用指令、GPS等对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。 2、惯性导航原理 目前，惯性导航分为两大类：平台式惯导和捷联式惯导。它们的主要区别在于，前者有实体的物理平台，陀螺和加速度计置于由陀螺定的平台上，该平台跟踪导航坐标系，以实现速度和位置解算，姿态数据直接取自于平台的环架；在捷联式惯导中，陀螺和加速度计直接固连在载体上。惯性平台的功能由计算机完成，

惯性导航文献综述报告

一、引言 惯性技术是惯性制导、惯性导航与惯性测量等技术的统称。惯性技术已应用于军用与民用的众多技术领域中，应用于宇宙飞船、火箭、导弹、飞机、舰船等各种运载器上。在各类导航系统（例如无线电导航、天文导航等）中，惯性导航系统被认为是最有发展前途的一种导航系统。惯性导航系统依照惯性原理，利用惯性元件（加速度计和陀螺仪）来测量载体本身的加速度和角速度，经一系列运算后得到载体的导航参数，从而达到对载体导航定位的目的。惯性导航是一种自主式的导航方法，它既不需要向外界发送信号,也不需要从外界接收信号,所以, 它具有隐蔽性好,工作不受气象条件制约和外界干扰等优点,从而广泛地应用于军用和民用的众多领域中。 随着现代数学、现代控制理论与计算机技术的发展，在平台惯导系统的基础上又发展出了捷联惯导系统。捷联系统是将惯性元件(陀螺和加速度计)直接安装在载体上,直接承受载体角运动，不再需要稳定平台和常平架系统的惯性导航系统。捷联管道系统使用数学平台而非物理平台，简化了平台框架和相连的伺服装置，因而消除了平台稳定过程中的误差，简化了硬件，提高了可靠性和可维护性，降低了成本，体积小、重量轻。 在捷联惯导系统中，用加速度计代替陀螺仪测量运动载体的角速度,称为无陀螺捷联惯导系统（The Gyroscope Free Strapdown Inertial Navigation System，简称GFSINS)。GFSINS舍弃了陀螺，所以能够避开由于陀螺的抗震性差、恢复时间长、动态范围小等缺陷所引起的一系列难以解决的关键技术问题。目前无陀螺捷联惯导系统给的研究已经引起了国内外很多专家学者的重视。无陀螺捷联惯导系统成本低，可靠性高，功率低，寿命长，反应速度快，适用于角加速度大、角速度动态范围大、冲击大的载体的惯性导航，也适合一些较短程飞行器的惯性制导，还可以与其它导航装置组成组合导航系统。 无陀螺捷联惯导系统虽然具有多种突出的优点，但也有美中不足之处。与传统的惯导系统相比，无陀螺捷联惯导系统的载体角速度是从加速度计输出的比力信号中解算出的，且各轴角速度信号互相耦合，因此，目前广泛应用的六加速度计配置方案和九加速度计配置方案都采用了方便解耦的配置，一般选择角加速度作为解算对象，角速度为辅助或不用。而由角加速度到角速度需要一次积分，到姿态需要两次积分，造成角速度计算值和导航参数的误差随时间增长不断积累。此外，加速度计精度和加速度计的安装精度也对无陀螺惯导系统的精度有所制约。 随着加工技术及数字计算机的发展、高精度加速度计的不断问世、滤波技术、组合导航技术的发展，无陀螺捷联惯导系统的研究具有重要意义和广阔的应用前景。本文后续内容中就对无陀螺捷联惯导系统的研究动态和发展前景进行了介绍。 二、国内外研究动态 惯性测量通常利用加速度计敏感线加速度，用陀螺仪敏感角速度来确定载体的姿态。惯性测量系统应用于炮射制导弹药时，炮弹减旋后出炮口的转速仍然很高，比如155mm炮弹的减旋后转速仍达15r/s~20r/s。发射时，炮弹在火药压力下做高加速旋转运动，速度在数毫秒内达到数百m/s，炮弹所受轴向加速度可达几千到几十万个m/s2。这样恶劣的环境对陀螺和加速度计的性能有很高要求：动

《惯性导航简介》

惯性导航简介 ——《导航概论》课程论文 专业：测绘工程A组姓名：师嘉奇学号：2015301610091 一.摘要与关键字 1.本文摘要：本文主要对导航工程的基本内涵，方法与原理进行简单介绍，主要介绍有关惯性导航的相关内容，并且根据在本学期《导航概论》这门课程上所学习的内容谈一谈自己对导航应用的设想以及对本课程教学的建议。 2.关键字：惯性导航，定位技术，应用与服务，发展与前景 二.导航工程基本内涵 导航定位的历史与人类自身发展的历史一样久远。人类的导航定位活动源自于其生活和生产的需要。陆地上的导航定位最早发生在人类祖先外出寻找食物或狩猎的过程中，那时，他们通常在沿途设置一些特殊的“标记”来解决回家迷路的问题。随着探索遥远地域的愿望与行动的出现，他们则通过观察和利用自然地标（如山峰、河流、树木、岩石等)以及自然天体（恒星)来解决导航定位问题这也使得他们能够翻越高山、跨越河流。谈到导航，很多人会认为这是一个在近现代才提出的词汇，但是，导航的历史已经非常久远了。从古代黄帝作战使用的指南车，到战国时期的司南，从近代航海使用的指南针，再到当今社会人手一部的智能手机，导航已经有了很悠久的历史。那么，导航工程的基本内涵到底是什么呢？

首先，我们可以通过两个英文的句子来大概了解一下到底什么是导航“when am I？”和“How and when to get there?”，这两个问题问的是我现在在哪？我要怎么到那里去？它们也指出了导航的内涵，那就是在哪，怎样去，多久到达。因此，通过科学的定义，将航行载体从起始点引导到目的地的过程称为导航，导航系统给出的基本参数是载体在空间的即时位置、速度和姿态、航向等，导航参数的确定由导航仪或导航系统完成。通过这种技术引导载体方向的过程即为导航。导航是解决人，事件，目标相互位置动态关系随时间变化的科学，技术，工程问题。 在室外或者自然环境中的导航，按照载体运动的范围，可分为海陆空天(海洋、陆地、空中、空间)导航四类；按照所采用的技术，常用的导航方法有，天文导航、惯性导航、陆基无线电导航、卫星导航、特征匹配辅助导航（如地形匹配、地磁匹配、重力匹配)等，以及上述导航方法之间的不同组合（组合导航）。室内定位导航作为当今导航技术发展的个重要分支，它借鉴室外导航的相关技术，同时结合现代通信技术、网络技术传感器技术以及计算机技术的最新发展，已经成为一个重要的研究热点并在人们日常工作和生活中逐步得到应用。室内导航与自然环境中的导航既有联系又有其自身的特点，其主要差异是来自于应用环境及所采用的技术方法不同。 导航系统有两种工作状态：指示状态和自动导航状态。如导航设备提供的导航信息仅供驾驶员操纵和引导载体用，则导航系统工作为指示状态，在指示状态下，导航系统不直接对载体进行控制，如果导

多分支井完井技术知识讲解

多分支井完井技术

多分支井完井技术 摘要：多分支井钻井已成为现在钻井工程中的重点发展的石油科技进步项目之一，但在国内开展这方面的运用还不够，本文在收集现有的国内文献的基础上分析多分支井完井技术的发展及运用。 关键词：多分支井，完井 由于多分支井和原井再钻能提高油气井的效益，降低吨油开采成本，实现少井高产，也有利于提高采收率，所以多分支钻井技术得到了应用和发展，但多分支井是用钻井手段提高产量和采收率的新兴技术，其技术难度较大，尤其是完井技术。因此，我们必须在跟踪国外技术的同时，加大研究力度，要有所创新，尽快开发和完善该项技术[1]。 1多分支完井的分级[2] 按TAML分级，多分支井完井方式可为1～6S级，见下图1。 1) 一级完井主井眼和分支井眼都是裸眼。侧向穿越长度和产量控制是受限的。完井作业不对各产层分隔，也不能对层间压差进行任何处理。 2) 二级完井主井眼下套管并注水泥，分支井裸眼或只放筛管而不注水泥。主分井筒连接处保持裸眼或者可能的话在分支井段使用“脱离式”筛管(‘drop off’ liner)，即只把筛管(衬管)放入分支井段中而不与主井筒套管进行机械连接，也不注水泥。与一级完井相比，可提高主井筒的畅通性并改善分支井段的重返潜力。二级完井通常要用磨铣工具在套管内开窗，也可使用预磨铣窗口的套管短节。Anadrill公司有为二级完井用的快速钻穿窗口技术。 3) 三级完井主井眼和分支井眼都下套管，主井眼注水泥而分支井眼不注水泥。三级多底分支井技术提供了连通性和可及性。分支井衬管通过衬管悬挂器或者其它锁定系统固定在主井眼上，但不注水泥。主分井筒连接处没有水力整体性或压力密封，但有主分井筒的可及性。三级完井可用快速连接系统 (Rapid Connect)为分支井和主井眼提供机械连接，为不稳定地层提供高强度连接。三级完井还可用预钻的衬管或割缝衬管，是预制的但不是砾石充填的滤砂管。Anadrill公司使用了 1种脱离式衬管完井设计，分支井衬管的顶端可通过水力短节进行脱离。套管外封隔器用于脱离式完井装置中以隔离多个油层，固定衬管顶端以便于重返进入衬管。在有油管的主套管中使用常规的套管封隔器，在跨式封隔器 (Straddlepakers)之间用水力方法来隔离每一个分支井眼。分支井的产量由滑套和其它流量控制装置来控制。这种完井方法较廉价，操作也相当简单，在欧州北海已得到验证，目前正应用于深水海底井中。其完井作业中的关键技术是流量控制装置在井下的操作。Schlumberger Camco公司智能井控技术可实现远程操作和控制井下流量控制装置。 4) 四级完井四级完井的主井眼和分支井眼都在连结处下套管并注水泥，这就提供了机械支撑连接，但没有水力的整体性，意思是液体水力是隔离的。事实上分支井的衬管是由水泥固结在主套管上的。这一最普通的侧钻作业尽管使用了套管预铣窗口装置，但仍然取决于造斜器辅助的套管窗口磨铣作业。分支井衬管与主套管的接口界面没有压力密封，但是主井眼和分支井都可以全井起下进入。这种级别的多底井技术虽然复杂和风险高且仍处于发展阶段，但是在全世界范围内的多底井完井中已获成功。 5) 五级完井五级完井具有三级和四级分支井连接技术的特点，还增加了可在分支井衬管和主套管连接处提供压力密封的完井装置。主井眼全部下套管且连接处是水力隔离。从主井眼和分支井眼都可以进行侧钻。可以通过在主套管井眼中使用辅助封隔器、套筒和其它完井装置来对分支井和生产油管进行跨式连接(Straddle)以实现水力隔离。五、六级完井的分支井具有水力隔离、连通性和可及性特点。多底井技术的最难点是高压下的水力隔离和水力整体性。 6) 六级完井连接处压力整体性连接部压力与井筒压力一致，是1个整体性压力，可通过下套管取得，而不依靠井下完井工具。六级完井系统在分支井和主井筒套管的连接处具有一个整体式压力密封。耐压密封的连接部是为了获得整体密封特征或金属整体成型或可成型而设计，这在海洋深水和海底(Subsea，水

惯性导航技术

惯性导航技术 [定义] 导航是引导载体到达预定目的地的过程。根据所采取的技术途径，导航分为无线电导航、天文导航、卫星导航及惯性导航。惯性导航技术则是利用惯性测量元件测量载体相对于惯性空间的运动参数，然后在给定的初始条件下推算出导航参数，引导载体到达目的地的技术。 惯性导航技术的理论基础是牛顿力学基本定律。惯性导航系统的核心是惯性测量元件--陀螺和加速度计。惯性导航系统分成平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统两大类。平台式惯性导航系统将惯性测量元件安装在惯性平台上，惯性平台稳定在预定的坐标系内，为加速度计提供一个测量基准，并使惯性测量元件不受载体角运动的影响。导航计算机根据加速度计的输出和初始条件进行导航解算，得出载体的位置、速度等导航参数。捷联式惯性导航系统将惯性测量元件直接固联在载体上，测量沿载体坐标系的角速度和角加速度，计算机则利用陀螺的输出，进行坐标变换，求解载体的即时速度、位置等导航参数。 惯性导航仅依靠惯性装置本身就能在载体内部独立地完成导航任务，不需要与外界发生任何信号联系，具有高度的自主性。这在战略和战术应用上具有重要的意义。但惯性导航的定位误差会随时间逐步增加，必须不断地进行误差修正，才能保证达到要求的精度。 [相关技术]惯性技术；导航技术 [技术难点] 1、高精度激光陀螺技术； 2、高精度集成光学光纤陀螺技术； 3、微型固态惯性器件技术； 4、捷联初始对准技术； 5、惯性器件误差模型建立与标定； 6、现代控制算法； 7、误差控制与补偿技术； 8、综合导航技术。 [国外概况] 武器系统的发展和需求，促进了惯性技术的发展。二次大战后，机电陀螺技术发展迅速，液浮陀螺、静电陀螺和动力调谐陀螺先后成熟，被广泛用于惯性导航系统。60年代以来，随着激光的出现，激光陀螺和光纤陀螺问世，并以其优良的性能受到关注，迅速进入惯性导航领域。光电技术和微机电技术的发展，促成了半球谐振陀螺、石英音叉陀螺等新型陀螺和微机械加速度计的出现和发展。惯性测量元件的发展，为惯性导航装置和技术的发展奠定了良好的基础。 惯性导航装置最先用于飞机。50年代初就已经演示了机载惯性导航系统。作为商业飞机和大多数军用航空器的惯性导航装置，要求固有位置误差的变化范围在～2 n mile/h（海里/小时），速度误差为2～4m/s（米/秒）。70年代初，以机电陀螺为基础的机载惯性导航装置，已经达到了这些性能指标，可以满足军用和民用飞机的基本导航要求，但由于可靠性不高，因此飞机导航仍主要以无线电导航为基础。此后，机载惯性导航装置的发展目标是，提高可靠性，减少体积、重量和成本，降低维修费，从而减少寿命周期成本。这些要求则反过来推动了惯性测量器件，特别是光电惯性器件的发展。80年代。可靠性高、尺寸小、机械结构简单的激光陀螺成熟，并迅速应用在机载惯性导航装置中，一大批以激光陀螺为基础的惯性导航装置问世，并装备在军用和民用飞机上。激光陀螺正逐步在机载惯性导航领域占据主导地位。90年代，光纤陀螺成熟，并进入机载惯性导航领域。而GPS导航技术的发展以及与惯性导航装置组成机载综合导航系统，进一步强化了惯性导航在机载导航中的地位。 惯性导航装置也成功地用于舰船。舰载惯性导航也是首先以机电陀螺为基础，然后转向

北斗导航系统发展史

北斗导航系统发展史 摘要：2016年6月12日，中国在西昌成功发射了第23颗北斗导航卫星。此次成功发射的卫星将与其他的在轨卫星共同提供服务，为北斗导航系统从亚太区域系统转向全球服务奠定了基础。作为我国自主开发建设的全球卫星导航系统，北斗与俄罗斯的GLONASS，美国的GPS以及欧洲的GALILEO并誉为四大全球卫星导航系统。虽然在这四大导航系统中，北斗是最“年轻”的,但其正借着后发优势迎头赶上。北斗已经同高铁一样，成为中国在世界上一张亮眼的名片。回顾北斗系统发展的历程，不仅能让人体会到个中艰辛。更能为我国科技建设提供值得参考的经验。 1. 全球卫星导航系统的起源 1957年10月4日，前苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星sputnik。这颗卫星的构造非常简单，只是在密封的铝制外壳密封了一个化学电池、一只温度计和一台双频发报机。但在当时，这颗卫星却引起了全世界科学家的关注。美国约翰.霍普金斯大学的W.Guier和G.Wieffembach博士通过跟踪、检测该卫星所发出的信号发现：由于卫星与地面之间有着相对运动，接收到的电磁波信号存在多普勒频移。如果在地面上位置已知点检测接收到的多普勒频移曲线，就可以计算出卫星的运行轨道。但是反过来，如果已知了卫星的运行轨道，就能通过多普勒算出用户的位置，这就是卫星导航系统的最初构想。 如何在茫茫大海上定位军舰，对于美国海军来说一直是个大问题。在苏联发射第一颗卫星之前，海军使用的是罗兰无线电远程导航系统。罗兰是一种陆基双曲无线电导航系统，船舶通过计算出接收陆地上两个发射台信号的时间到达差，就可以将自己位置确定在以两个发射台为焦点的双曲线上。再利用另外两个发射台，可以将位置确定在另一条双曲线上。通过计算出双曲线的两个交点，采用估计位置排除出其中一个即可实现定位。相较GPS，罗兰系统的作用范围有限（最远2000km），定位精度低（百米级），而且只能提供二维定位，在GPS出现后很快就逐渐被淘汰。美国海军敏锐地意识到使用卫星定位的巨大潜力，于1958年起与美国国防部高级研究计划局（DARPA）共同进行了对海军导航定位系统（NNSS）的基础研究，并成功开发出了世界上第一个卫星导航系统----子午（Transit）卫星系统。子午卫星系统一共包含六颗通过极地的卫星，只能够提供精度较低的二维定位，而且每次定位的时间长达30-110分钟，从现在看来应用价值不高，但是子午卫星系统验证了构建卫星导航系统的可行性，而且该系统的许多想法对于GPS的开发、应用有着相当重要的借鉴意义。 在子午卫星系统的基础上，美国国防部于1973年4月提出了研究更加先进的新一代导航定位系统的想法，这就是全球定位系统（GPS）。经过20年的建设，至1993年已经建成实用的包含24颗卫星的GPS星座。相比子午卫星系统，GPS提高了卫星数量、采用了更加先进的计时设备、同时将之前采用的多普勒定位方法改进为基于伪随机测距码的定位方法，能够提供实时、精确的导航服务。而且通过覆盖全球的GPS卫星星座，GPS能够在世界任何地方提供全天候的导航、授时服务。在美国宣布要研制全球导航卫星系统以后，当时冷战的另一方苏联紧追不舍，也提出了建设导航卫星系统的设想，在80年代初开始建设与GPS 类似的GLONASS系统，并最终于1995年建设成拥有24颗卫星的完整系统。 2. 为什么要发展自主导航系统： 当前，GPS占据了全球导航定位市场的绝大多数份额。一提到导航定位，人们首先想起的就是GPS。经过多年的发展，GPS系统在市场上已经形成了一整套成熟、廉价的解决方案。那么既然已经有了这样一套现成可用的卫星导航系统，为什么我们还要不惜耗费那么多人力、物力重复建设我们的北斗导航系统呢？ 回到GPS系统上，根据伪随机码序列的不同，GPS播放的信号可以分为C/A码（民用），P码（军用）。P码的定位精度高于民码，但是只有授权用户才能使用。在第一代的GPS系统中，由于采用C/A码的民用定位精度远高于美国技术人员的预测值。为了保护美国的国家安全，美国于1984年采用了选择可用性技术（Selective Availablity），这项技术通过向卫星播发的电磁波施加干扰，限制了非特许用户的定位精度。虽然在其后的第二代GPS系统中，美国取消了这项政策。但是民用GPS信号的精度相比军用还是相差巨大。而且，在冲突或者紧急情况下，如果美军再次采用SA技术在GPS民码中引入干扰或者直接

惯性导航系统发展应用现状

惯性导航系统发展应用现状 测绘10-2班张智远07103094 摘要：阐述了惯性导航技术的核心技术构成（陀螺定向），总结了惯性导航的发展概况，并列举出陀螺仪的发展历程及发展方向。同时，概括了惯性技术的应用领域及当前应用情况。最后指出，随着新型惯性器件的涌现和完善，以惯性导航为基础的组合导航系统将成为未来导航系统的主要发展方向。 关键词：惯性导航陀螺仪惯性导航技术惯性导航系统 惯性导航（Inertial Navigation）是20 世纪中期发展起来的完自主式的导航技术。通过惯性测量组件（IMU）测量载体相对惯性空间的角速率和加速度信息，利用牛顿运动定律自动推算载体的瞬时速度和位置信息，具有不依赖外界信息、不向外界辐射能量、不受干扰、隐蔽性好的特点，且惯导系统能连续地提供载体的全部导航、制导参数（位置、线速度、角速度、姿态角）。惯性导航技术，包括平台式惯导系统和捷联惯导系统。平台式惯性导航系统将陀螺通过平台稳定回路控制平台跟踪导航坐标系在惯性空间的角速度。捷联惯性导航系统利用相对导航坐标系角速度计算姿态矩阵，把雷体坐标系轴向加速度信息转换到导航坐标系轴向并进行导航计算。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪,又称惯性导航组合。3个自由度陀螺仪用来测量飞行器的三个转动运动；3个加速度计用来测量飞行器的3个平移运动的加速度。计算机根据测得的加速度信号计算出飞行器的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。 陀螺仪是惯性系统的主要元件。陀螺仪通常是指安装在万向支架中高速旋转的转子，转子同时可绕垂直于自转轴的一根轴或两根轴进动，前者称单自由度陀螺仪，后者称二自由度陀螺仪。陀螺仪具有定轴性和进动性，利用这些特性制成了敏感角速度的速率陀螺和敏感角偏差的位置陀螺。由于光学、MEMS 等技术被引入于陀螺仪的研制，现在习惯上把能够完成陀螺功能的装置统称为陀螺。陀螺仪种类多种多样，按陀螺转子主轴所具有的进动自由度数目可分为二自由度陀螺仪和单自由度陀螺仪；按支承系统可分为滚珠轴承支承陀螺，液浮、气浮与磁浮陀螺，挠性陀螺（动力调谐式挠性陀螺仪），静电陀螺；按物理原理分为利用高速旋转体物理特性工作的转子式陀螺，和利用其他物理原理工作的半球谐振陀螺、微机械陀螺、环形激光陀螺和光纤陀螺等。 由于陀螺仪是惯性导航的核心部件，因此，可以按各种类型陀螺出现的先后、理论的建立和新型传感器制造技术的出现，将惯性技术的发展划分为四代，但是惯性技术发展的各阶段之间并无明显界线。 第一代惯性技术指1930年以前的惯性技术。自1687年牛顿三大定律的建立，并成为惯性导航的理论基础；到l852年，傅科(Leon Foucault)提出陀螺的定义、原理及应用设想；再到1908年由安修茨(Hermann Anschütz—Kaempfe)研制出世界上第一台摆式陀螺罗经，以及1910年的舒勒(Max Schuler)调谐原理；第一代惯性技术奠定了整个惯性导航发展的基础。 第二代惯性技术开始于上世纪40年代火箭发展的初期，其研究内容从惯性仪表技术发展扩大到惯性导航系统的应用。首先是惯性技术在德国V-II火箭上的第一次成功应用。到50年代中后期，0．5n mile／h的单自由度液浮陀螺平台惯导系统研制并应用成功。1968年，漂移约为0．005°／h的G6B4型动压陀螺研制成功。这一时期，还出现了另一种惯性传感