Инерциальная навигационная система

Инерциальная навигационная система, система инерциальной навигации, навигационное устройство, в основу работы которого положены классические (ньютоновские) законы механики. В И. н. с. исходной (главной) системой отсчёта, по отношению к которой производятся инерциальные измерения, служит инерциальная (абсолютная, т. е. неподвижная относительно звёзд) система. Посредством И. н. с. определяют координаты, скорость, ускорение и др. основные параметры движения объекта (самолёта, ракеты, космического корабля, надводных и подводных судов и др.). И. н. с. имеют перед другими навигационными системами (см. Радионавигационная система) большие и важные преимущества - универсальность применения, возможность определения основных параметров движения, автономность действия, абсолютную помехозащищенность. Эти качества определили И. н. с. как наиболее перспективную навигационную систему.

Принцип действия И. н. с. состоит в моделировании (представлении) поступательного движения объекта, характеризуемого изменением во времени ускорения, скорости и координат, подобным процессом движения воспринимающего элемента (массы) пространственного (трёхкомпонентного) акселерометра (в общем случае с компенсацией гравитационного ускорения). Уравнение движения воспринимающего элемента в инерциальной системе координат является основным уравнением инерциального метода определения параметров движения; в общем случае имеет вид:

где ?- ускорение, измеряемое акселерометром; ?- радиус-вектор точки М (центра тяжести воспринимающего элемента) в инерциальной системе координат; - сила притяжения единицы массы воспринимающего элемента в точке М (ускорение тяготения).

Сущность инерциального метода (рис.) состоит в измерении акселерометром исходного параметра (ускорения) и интегрировании основного уравнения: одинарном - для определения скорости, двойном - для определения координат. Ориентирование измерительных осей акселерометров по заданным направлениям производится свободными или управляемыми (по сигналам от акселерометров) гироскопическими устройствами (гироскопом, гиростабилизатором, гирорамой и др.) или астростабилизаторами, а также сочетанием этих средств. Для интегрирования основного уравнения используются гироскопические, электромеханические и др. интеграторы. И. н. с. содержит построитель (инерциальная вертикаль) или вычислитель направления вертикали места. Инерциальная вертикаль является высокоточной вертикалью и не возмущается (не отклоняется от вертикали места) при наличии горизонтальных ускорений.
И. н. с. различают по ряду признаков: по ориентации направлений осей чувствительности инерциальных измерителей (с произвольной ориентацией, с ориентацией по звёздам, по осям, жестко связанным с объектом, с неизменной ориентацией относительно небесного тела, например Земли, с горизонтальной ориентацией и др.); по способу построения вертикали места (с аналитической, или расчётной, вертикалью, с инерциальным построителем вертикали); по наличию стабилизированной платформы (со стабилизированной гироскопической или астроплатформой, бесплатформенные) и др.
И. н. с. весьма сложны, дорогостоящи. Срок службы их меньше, чем у обычных гироскопических приборов. Для правильного функционирования И. н. с. перед стартом объекта требуется ввести начальные данные по координатам пункта старта и скорости, произвести ориентирование инерциальных измерителей. Точность некорректируемых И. н. с. зависит от времени. Поэтому возможность получения информации от И. н. с., удовлетворяющей заданным требованиям, ограничена во времени. Так, за час полёта лучшие образцы И. н. с. имеют погрешность в определении координат примерно 1,5-5 км. Для уменьшения погрешностей и расширения возможностей использования применяют различные способы коррекции от радионавигационных, радиолокационных и астронавигационных средств.
Лит.: Принципы инерциальной навигации, пер. с англ., под ред. В. А. Боднера, М., 1965; Помыкаев И. И., Инерциальный метод измерения параметров движения летательных аппаратов, М., 1969.
? И. И. Помыкаев.