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INSとは?/ 慣性航法システムって何?

業界の記事 2020年10月5日

慣性って何?慣性航法って何?INSとは何の略ですか?といった疑問をお持ちの方も多いかと思いますが、ここではその答えをご紹介します。これらの質問は日常生活に関連しており、例えば、車で通勤する際のナビゲーションにも役立ちます。感覚的に、最初から始めましょう。

 

GPSが存在する前の生活

OxTS INSマップ作成最近はキッチン家電でもGPS受信機が装着されているようなので、GPSが存在する前の生活は想像しづらいですよね。人々はどのように対処しましたか?それも、いくつかの体の一部の声なしで車を運転することが可能ですか, 右左折し、可能な場合にはUターンを行うように指示する?衛星ナビやスマートフォンで育った世代にとって、これは深刻な疑問です。

真実は、GPSの前は、一般の人がどこにいるのか知りたい場合は、地図、観察、そして、非常に不正確な仮定を使用することに頼らなければなりませんでした。そして、状況が本当に悪くなった場合は、道を尋ねていました。しかし、大金を持ち、スペースに余裕があり、自分がどこにいるのかを知りたいという純粋なニーズを持った個人や産業にとって、彼らの救いは、慣性航法システム(INS)という形で頻繁にもたらされました。

 

慣性ナビゲーションシステムとは?

慣性ナビゲーションシステムはあらゆる形状とサイズで提供されています。共通しているのは複数の慣性センサとそれらのセンサからの測定値を追跡するための何らかの形の中央処理ユニットを使用している点です。INSで使用するセンサは一般的にジャイロと加速度計で、通常内部にはそれぞれが複数装備されています。INSが実際にどのように機能するかについては後ほど取り上げますが、現時点で知っておくべき最も重要な点は、皆さんがきっと良くご存知のGPSとの違いです。

GPS受信機のスイッチを入れ、すべてが正常に動作すると仮定すると、短時間で位置測定が生成されます。GPSの不正確さを無視すると、受信機が生成する位置測定は非常に具体的です。「あなたの現在地はこの緯度と経度に位置しています」と言う具合に、既知の座標システムを使用して絶対的な位置を与えてくれます。慣性ナビゲーションシステムは、そのようには動作しません。慣性ナビゲーションシステムの場合、生成される測定値は最後の既知の位置に対して相対的です。そのため、慣性ナビゲーション システムがオンになってから数分経っても、「あなたの現在地はこの緯度と経度です」とは言えませんが、「あなたがスタートした場所から移動していません」と言うことはできます。

では、なぜ人々は慣性航法システムを使うのでしょうか?もし彼らがあなたの居場所を教えてくれないなら、どうやって月まで人類をナビゲートすることができたのか、なぜ潜水艦はいつも墜落しないのか、飛行機やミサイルはどうやって自分の道を見つけているのか?ありがたいことに、これらの質問に対する答えは簡単です。慣性航法システムは、それがどこから始まったかを教えれば、それが今どこにいるかを独自の測定値に基づいて簡単に割り出すことができます。宇宙船、潜水艦、航空機、ミサイルなどはすべてINSを使って航行することに成功していますが、それは彼らがどこから始まったかを知っているからです。

慣性航法システムとは何かを説明しましたが、次の論理的な質問は INSは実際にどのように機能するのか?

慣性航法システムを完全に理解するためには、以下のことも知っておくと便利です。 参照元のINSフレームこれにより、X、Y、Z 軸に登録された値を正確に解釈することができます。また、ほとんどの慣性航法システムで使用されているセンサーの種類についても知りたいと思うでしょう。 加速度計そして ジャイロ.慣性航法システムがどのようにして三次元空間の位置を把握しているのかを理解するには、以下のことも知っておく必要があります。 斃仆仆.そして、INSの強みと弱みを理解するためにも ドリフト。

1

INS:参照フレーム

慣性航法システムは2つの部品から構成されており、1つ目はIMU(慣性計測ユニット)で、IRU(慣性基準ユニット)と呼ばれることもあります。ここでは、「IMUフレーム」などの用語の意味を説明します。

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2

加速度計

加速度センサー は、ほとんどの慣性航法システムで使用されているセンサータイプの一つです。名前からお察しの通り、速度ではなく加速度を測定します。

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3

ジャイロ

ジャイロは、ほとんどの慣性航法システム(INS)で使用されているセンサータイプの1つです。 ほとんどの慣性航法システムで使用されている他のセンサータイプの1つは加速度センサーで、これは直進運動の測定に優れていますが、回転には不向きです。 ジャイロ入って

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4

デッドレコーニング

OxTS 慣性航法システムは、3つの加速度計と3つのジャイロから得られた測定値を使用して、3次元空間のどこにいるかを追跡しています。

デッドレコーニングはこの処理の名前です。

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5

ドリフト

何事にもそうですが、慣性航法にも長所と短所があります。慣性航法システムは位置、方位、ダイナミクスの測定に優れていることは間違いありませんが、基本的な無支援慣性航法システムのアキレス腱はドリフトです。

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