人类最早发明的微型惯性导航系统，你知道吗？

惯性导航是通过测量飞行器的加速度并自动进行积分计算来获取飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。 组成惯性导航系统的设备安装在载体上。 工作时不依赖外部信息，不向外界辐射能量，不易受到干扰。 它是一个自主导航系统。

美军所谓的新一代导航系统本质上是基于现代原子物理学最新技术成果的微型惯性导航系统。

惯性导航系统是人类发明最早的导航系统之一。 早在1942年，德国就首先在V-2火箭上应用了惯性导航技术。 美国国防高级研究计划局新一代导航系统主要利用集成在微芯片上的原子陀螺仪、加速器和原子钟，精确测量载体平台相对于惯性空间的角速率和加速度信息，并利用牛顿定律自动计算载体平台运动定律。 瞬时速度和位置信息，为运营商提供精确的授时服务。

资料显示，2003年，美国国防部斥资数千万美元开始研制原子惯性导航技术。 一旦这项技术研发成功，将使惯性导航达到前所未有的精度。 具体来说，它将比目前最精确的军用惯性导航精度提高100至1000倍，这将对军事定位导航领域产生革命性影响。

由于这种导航系统具有体积小、成本低、精度高、不依赖外部信息、不向外界辐射能量、抗干扰能力强、隐蔽性好等特点，因此很可能成为GPS技术的替代品。

2.惯性导航应用

惯性测量装置，包括加速度计和陀螺仪，也称为惯性导航组合。 前者测量物体的加速度，后者也称为角速度传感器，测量角速度。 使用这些设备的参数，计算和导航可能看起来很简单。 但由于采样频率一般很高（每秒数十甚至数百次），累积误差很容易扩大，因此长期导航仍然存在很多问题。 难度大。

但在一定条件下，短时间内使用还是可行的。

日常手机导航中，经常会遇到隧道、高架路、密林路、高楼窄路等，导航突然停止移动。 直到车子驶入一片空旷的地方，导航中的停车位图标才突然跳了过来。 体验非常不好。

当失去位置时，导航软件可以知道速度、车辆位置、行驶路线等信息。 结合加速度传感器提供的加速度，根据二次积分可以计算出加速度引起的位移，然后根据初速度可以计算出速度引起的位移，进而得到车辆的最新位置可以计算。 这样，在没有GPS的情况下，你仍然可以继续导航。

3.GPS导航

GPS导航是根据GPS提供的位置信息以及导航前规划的路线来指导用户驾驶的系统。

我们知道，GPS是通过接收卫星发送的信号来计算自己的位置的。 当手机等GPS设备顶部被遮挡时，GPS设备无法定位。

遮挡可能是由多种情况造成的，例如车顶、高架桥、房屋、隧道等。此时，可以根据速度、时间、距离之间的关系，根据下式计算出的速度来估计可能的位置：最后的 GPS 信号。

如果车辆在隧道、高架桥下等速度没有变化，这种方法可能是实现导航的好方法。 但如果你放慢速度，地图上的停车位很快就会到达隧道的尽头，然后停下来等待。 相反，如果你加快速度，你就会开到停车位的一半，然后突然跳出隧道。

为了解决这两种情况，就需要下面介绍的加速度传感器器件。 有了加速度，就可以更好的估计当前的速度，从而解决上述问题。

4. 加速度传感器

加速度传感器是一种可以测量加速力并将加速度转换成电信号的电子器件。 它利用牛顿第二定律A=F/M，通过力使传感器内部的敏感元件产生变形。 通过测量变形量并利用相关电路将其转换为电压输出，即可得到相应的加速度信号。

手机加速度计算距离。 加速度是物体速度的变化率。 速度是物体位置变化的速率。

利用积分的概念，在上图（来自网络）的曲线下面积中，我们可以得到一个结论：在对信号进行采样时，如果能够得到信号大小的瞬时值，就可以得到一个很小的值。两个样本之间的值。 区域。 采样时间（区域的宽度）相同，然后得到采样值（区域的高度）。 我们可以通过以下方法计算面积之和。 但可以看出，是有错误的。

这些误差称为采样损失。 为了减少这样的误差，我们需要再次积分：区域2是一个三角形，它是计算面积的一半。 那么总和就是下面的公式。

这个误差比之前小了很多。

加速度可以是正值，也可以是负值。 我们的采样需要有一个标准值作为参考。 校准值是在没有移动的情况下测得的加速度值。 实际应用中需要考虑的事项包括：

信号中存在一定量的噪声，因此必须对其进行数字滤波。 例如，可以采用移动平均算法，待处理的值是一定数量的采样值的平均结果。

即使过滤了数据，仍然可能存在错误，因此必须实现另一个过滤器来过滤掉明显有问题的数据。

需要检查值。 它的计算对于整体效果至关重要。

加速度可以是正数，也可以是负数，并且正负号不能忽略。

采样频率越快，结果越准确，但需要考虑功耗、时间和内存方面的限制。

采样间隔必须相同。