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10 惯性导航系统实施区域导航
• 惯性导航
在给定的运动初试条件（初试地理座标
和初试速度）下，利用惯性敏感元件测
量飞机相对惯性空间的线运动和角运动
参数，用计算机推算出飞机的速度、位
置和姿态等参数，从而引导飞机航行。
• 惯性敏感元件：加速度计、陀螺仪
• 优点：①完全自主式的导航系统；
②系统校准后短时定位精度高。
• 缺点：存在积累误差，随时间定位精度
逐渐降低。
§10.1 惯导的功能及组成
一、主要功能
⑴测定导航/姿态参数
位置、地速、航迹角、偏航角、偏航距离
以及俯仰角、倾斜角和航向等
⑵制导
二、惯导的组成
• 惯性导航组件INU
完成导航参数的测量和计算
• 方式选择组件MSU
选择系统的工作状态
• 控制显示组件CDU
初试数值得引入、导航数据显示、告警等
• 备用电池组件BU
三、惯导和飞机其它系统的连接
• 输入：ADS（真空速、垂直速度和气压高度）、
VOR方位及DME距离
• 输出：水平状态指示器HSI
姿态指引仪ADI
自动驾驶仪A/P
气象雷达
T/MH
§10.2 惯导的基本原理
一、基本原理－－测量两个基本导航参数：地速、位置
给定初始条件→测定ax、ay
积分
Vx、Vy 积分
二、实现惯导需要解决的问题
1、初始对准
平台调水平并且对准基准方位
2、平台跟踪坐标系类型
惯导跟踪地理坐标系或当地水平面
3、消除有害加速度
牵连加速度和哥氏加速度
4、计算机的功能和精度
X、Y
惯导的种类
据结构划分成两大类：平台式、捷联式
一、平台式惯导系统
1、分类
半解析式(航空使用)：指北方位、游动方位
解析式(航天使用)
几何式(航海使用)
2、平台式惯导的原理
二、捷联式惯导
1、捷联式惯导的原理
数学平台－－计算机完成姿态矩阵计算、
加速度的坐标变换以及姿态/航向角的计算
2、捷联式惯导的特点
• 优点：功能更强、结构简单、性能和可靠性更
高。
• 存在的问题：对惯性元件及计算机的要求高、
工作环境恶劣。
§10.3 惯导的误差及对
准
• 确定性误差
安装误差
标度误差
初始条件误差
计算误差
• 随机误差
陀螺随机漂移
加速度计的零位偏置
惯导的初始对准
惯导系统的初始化内容：给定初始条件、
惯导平台的初始对准、陀螺仪的测漂和定标。
一、对准的方法和分类
方法：受控式对准、自主式对准
分类：水平对准、方位对准
二、平台式惯导的初始对准
• 对准实质
将平台调整到预定的导航坐标系
• 对准方法
①水平对准
水平粗对准→水平精对准
②方位对准
方位粗对准→方位精对准
三、捷联式惯导的初始对准
• 对准的实质
确定初始时刻的姿态矩阵
• 对准的方法
粗对准→精对准（建立精确的初始时刻坐标变换
矩阵）
结束
10.4 LTN-72R惯性导航系统
实质：游动方位平台式水平导航系统
一、概述
• 系统的主要功能
测量和显示飞机的导航参数
测量和显示飞机的姿态参数
参数输出给其它仪表、系统
三重惯导系统的混合位置计算
VOR/DME位置更新
• LTN－72R系统的主要特点
功能：①三重系统混合；
②无线电更新惯导位置；
③具有VOR/DME导航能力；
④具有硬件监控和软件自测能力。
结构：①惯导组件的特点；
②控制显示组件的特点。
• LTN－72R系统的组成
INU
MSU：五位方式选择电门、两个信号灯
CDU
BU
二、LTN－72R系统的飞行前准备
第一步：启动、证实程序号
第二步：P输入惯导起始位置
第三步：系统自对准，P监控状态，不能移动飞机
第四步：P编排飞行计划（一次一条航线，9个航路点）
第五步：P输入VOR/DME的台站参数（一次最多9个）
第六步：P检查航线数据（DTK、DIS）
三、LTN－72R在飞行中的应用
•
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•
•
两种工作方式：NAV、ATT REF
地面监控飞机的滑行速度
起飞离场入航：直飞或切入
返航到离场点
空中转换航段：人工转换、自动转换
修改飞行计划：直飞、修改WPT坐标、按DTK飞行、
平行飞行、切入某航段
导航参数的显示与检查
位置的检查和更新：人工更新、自动更新
进场、进近
ATT REF方式的操作
四、LTN－72R系统飞行后程序
• 检查导航准确性
系统误差一般不能超过1.5Nm/h
• 系统关机
MSU放OFF位
10.5 惯性基准系统
实质：采用激光陀螺的捷联式惯性导航系统
一、IRS的组成
• 部件：IRU、MSU、CDU
• 组合形式：
①B737：IRU、ISDU、MSU
②B757、B767：IRU、IRMP
IRS和飞机其它系统的关系
• 输入信号
ADS
TAS：用于计算空中风向、风速；
气压高度和升降速度：用于和惯导的垂直通道
组合计算飞机的高度和垂直速度；
FMS：向惯导提供起始对准的经纬度值。
• 输出信号
导航数据和姿态信息
ISDU和MSU
• 方式选择电门
OFF
显示选择开关放
ALIGN
HDG/STS 位 ， 右
NAV
窗口显示对准时
的状态号
ATT
ALIGN
ON DC
FAULT DC FAIL
ALIGN
ON DC
FAULT
DC FAIL
ISDU和MSU
• 状态通告牌
ALIGN
ON DC
FAULT DC FAIL
ALIGN
ON DC
FAULT
DC FAIL
ALIGN
ON DC
DC FAIL
FAULT
ISDU和MSU
• 系统选择电门：L/R
• 显示选择旋钮
ALIGN
ON DC
FAULT DC FAIL
ALIGN
ON DC
FAULT
DC FAIL
TK/GS
PPOS
WIND
HDG/STS
• 数字字母键盘
二、惯性基准系统相关的显示仪表
•
•
•
•
•
FMS的CDU
姿态指引仪EADI/ADI
水平状态指示器EHSI/HSI
无线电距离磁指示器RDMI
垂直速度指示器VSI
三、惯性基准系统的工作方式
• OFF方式
• ALIGN方式
两种方法：正常对准、重新对准
• NAV方式
显示四组参数：TK/GS、PPOS、WIND、HDG
• ATT方式
结束
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ALIGN通告牌
• 白色
• IRS自对准过程中恒亮，若方式选择电门
为ALIGN，对准完成后扳至NAV位熄灭；
若方式选择电门为NAV，对准完成后通
告牌自动熄灭；
• 对准过程中发生以下三种情况，公告牌
将闪亮，校准不能完成：
 移动飞机
 飞行员未输入起始经纬度值
 飞行员输入的经纬度值误差太大
ON DC通告牌
• 琥珀色
• 交流电失效时ON DC通告牌亮，电瓶可
以供电15~20分钟；
DC FAIL通告牌
• 琥珀色
• 当直流电压下降至18伏时 DC FAIL通告
牌亮；
FAULT通告牌
• 琥珀色
• 当监测到系统故障时 FAULT通告牌亮，
提供主警告；
正常对准
第一步：
将方式选择电门从OFF扳至ALIGN或NAV，
通告牌白色ALIGN灯恒亮；
第二步：
用数字字母键直接输入飞机停机位的经纬
度值或从FMS的CDU位置起始页面引入停
机位经纬度值；
ALIGN
ON DC
FAULT DC FAIL
ALIGN
ON DC
FAULT
DC FAIL
第三步：
将显示选择开关扳至HDG/STS，从右显示
窗口监控对准状态（显示状态号7时对准
完成）。
重新对准
• 条件
方式选择电门已处于NAV
位，飞机滑行速度小于
20Kt；
• 方法
ALIGN
ON DC
FAULT DC FAIL
ALIGN
ON DC
FAULT
DC FAIL
将方式选择电门从NAV位
重新扳至ALIGN，停顿30
秒以上，然后扳回NAV位；
连接
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