Auf unserer Seite über Wie funktioniert ein INS tatsächlich?? wir erwähnten, dass ein Trägheitsnavigationssystem aus zwei verschiedenen Teilen besteht; der erste ist die IMU (Inertial Measurement Unit) - manchmal auch IRU (Inertial Reference Unit) genannt. Hier werden wir erklären, was Begriffe wie IMU-Rahmen bedeuten.
Auf der oben erwähnten Seite sprachen wir über eine positive Messung auf dem Beschleunigungsmesser der z-Achse, wenn das Produkt nach unten beschleunigt, aber was passiert, wenn wir das INS so umdrehen, dass es ausgerichtet ist, wie in diesem Bild gezeigt? Nun, wenn der INS nach unten beschleunigt, würde die z-Achse einen negativen Wert registrieren. Aus diesem Grund sind Bezugsrahmen wichtig.
Für Sie und mich bedeutet oben "über uns" und unten "unter uns". Ebenso wissen wir beide, welcher Weg rechts und welcher links ist, und wenn ich sage, dass ich mich einen Meter vorwärts bewegt habe, können Sie sich genau vorstellen, was ich getan habe - denn Sie haben sich in meinen Bezugsrahmen hineinversetzt. Als Menschen können wir das sehr gut machen. Tatsächlich fällt es uns so leicht, "die Dinge aus einem anderen Blickwinkel zu sehen", dass man leicht vergisst, dass jedes Objekt seinen eigenen Bezugsrahmen hat, und wie wir Bewegung beschreiben, hängt von dem verwendeten Bezugsrahmen ab.
Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie stünden auf einem Bahnsteig. Stellen Sie sich vor, Sie sehen jemanden, der im Zugwaggon steht und nach einem Sitzplatz sucht. Als der Zug aus dem Bahnhof herausfährt, beginnt die Person in Richtung des hinteren Teils des Zuges zu laufen. Aus der Sicht der Person geht sie mit konstanter Geschwindigkeit vorwärts. Wenn man jedoch vom Referenzrahmen des Bahnsteigs aus in den Zug schaut, scheint sich die Person zunächst nicht zu bewegen - denn sie geht (in ihrem Rahmen) mit der gleichen Geschwindigkeit vorwärts, mit der sich der Zug in seinem Rahmen vorwärts bewegt. Wenn der Zug jedoch schneller wird, scheint sich die Person in Fahrtrichtung des Zuges zu bewegen. Für Sie bewegen sie sich rückwärts, aber für die Person im Zug bewegen sie sich immer noch vorwärts. Beide Standpunkte sind korrekt, sie benutzen nur unterschiedliche Referenzrahmen.
Glücklicherweise sind die meisten Trägheitsnavigationssysteme intelligent genug, um Bewegungen von einem Bezugssystem in ein anderes umzuwandeln - vorausgesetzt, man gibt ihnen zunächst ein paar Informationen. Stellen Sie sich also vor, Sie halten ein INS verkehrt herum, so dass die z-Achse nach oben zeigt. Solange wir dem INS sagen, dass es kopfüber gehalten wird, bevor wir beginnen, registriert die Trägheitsmesseinheit einen positiven Wert auf der z-Achse (die, soweit es sie betrifft, nach unten zeigt), wenn Sie Ihre Hand nach oben bewegen - aber das Trägheitsnavigationssystem (der Computer) weiß, dass es tatsächlich kopfüber in Ihrer Hand gehalten wird. Also dreht es alle Messungen umher und setzt sie in einen anderen Bezugsrahmen, der für uns Sinn macht; einen, der besagt, dass sich das INS nach oben bewegt.
Dies ist einer von mehreren Artikeln in unserer 'Was ist ein Trägheitsnavigationssystem?' Reihe. Um die Funktionsweise eines Trägheitsnavigationssystems vollständig zu verstehen, müssen Sie auch über die Sensortypen Bescheid wissen, die in den meisten Trägheitsnavigationssystemen verwendet werden - Beschleunigungsmesser und Kreisel.