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2023电力行业多旋翼无人机竞赛
10,025
单选题

单独利用惯性导航系统不能获得( )参数。

A
加速度
B
速度
C
航迹
D
航向

答案解析

正确答案:D

解析:

惯性导航系统(INS)的核心工作原理是基于牛顿力学定律,利用安装在载体上的加速度计和陀螺仪来测量载体的运动状态。 1. **加速度**:加速度计直接测量载体相对于惯性空间的比力(即非引力加速度),经过补偿后可得到线加速度。因此,惯性导航系统可以直接获得加速度参数。 2. **速度**:通过对加速度进行一次时间积分,并结合初始速度条件,可以计算出载体的速度。因此,速度是可以获得的。 3. **航迹(位置)**:通过对速度进行二次时间积分,并结合初始位置条件,可以推算出载体的当前位置(经纬度、高度等),从而确定航迹。因此,航迹/位置信息是可以获得的。 4. **航向**:这是本题的关键点。 * 惯性导航系统中的陀螺仪测量的是载体相对于惯性空间的**角速度**。 * 通过对角速度进行积分,可以得到载体姿态的变化量(即姿态角的增量)。 * 然而,要确定绝对的**航向角**(通常指相对于真北或磁北的角度),系统必须知道**初始航向**。惯性导航系统本身是一个相对导航系统,它无法像罗盘那样直接感知地球磁场或天文方位来确定绝对的“北”方向。 * 虽然高精度的惯性导航系统(如战略级惯导)可以通过“自对准”技术,利用地球自转角速度在水平分量上的投影来解算初始真北航向,但这需要静止对准过程,且对于大多数战术级或低成本惯导(如MEMS惯导)而言,无法独立、快速、准确地确定绝对航向。更重要的是,在动态过程中,如果没有外部参考(如GPS、磁罗盘、星敏感器等),纯惯性导航的航向误差会随时间发散,且无法修正初始对准误差带来的常值偏差。 * 相比之下,加速度、速度、位置都是通过积分运动学方程直接推导出的相对变化量累积结果,而**绝对航向**需要一个绝对参考基准,纯惯性系统缺乏这个外部绝对基准(除非进行复杂的自对准,但题目强调“单独利用”且通常指一般情况下的持续导航能力)。在标准的导航原理考题中,通常认为纯惯性系统不能直接提供绝对的航向参考(尤其是磁航向或未经过精确初始对准的真航向),或者说其航向保持能力依赖于初始对准精度,无法像获取加速度那样“直接测量”或通过简单积分无歧义地获得绝对方向。 更严谨的解释是:惯性导航系统可以输出航向角,但该航向角是相对于初始对准建立的参考系的。如果初始对准不准确,或者没有外部辅助进行校正,它无法独立获得**准确的、绝对的**航向(特别是与地理北向绑定的真航向或磁航向)。而在单选题语境下,对比其他三个选项(加速度是直接测量,速度和位置是通过明确物理定律积分得到且误差特性相对可控),**航向**是唯一一个严重依赖外部绝对参考或初始条件且容易漂移失准的参数,常被视为纯惯导的短板。特别是在没有全球定位系统(GPS)或其他辅助传感器的情况下,纯惯导无法自行纠正航向漂移,也无法直接感知“北”。 因此,在常见的航空/航海导航试题中,通常认为单独利用惯性导航系统难以独立、准确地获得绝对的**航向**参数(尤其是与磁北或真北的绝对对应关系,需依赖初始对准或外部校准)。 答案:**D**

相关知识点:

惯性导航缺航向参数

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