惯性导航

惯性导航（Inertial Navigation System，简称INS）是一种基于惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，简称IMU）的导航系统，用于确定飞行器的位置、速度和姿态。

在飞机的惯导系统中，通常会使用三轴加速度计和三轴陀螺仪作为IMU的主要传感器。加速度计用于测量飞行器的加速度，并通过积分计算速度和位置。陀螺仪则用于测量飞行器的角速度，并通过积分计算姿态。

以下是惯性导航的基本原理和步骤：

1. 初始化：在开始飞行之前，需要对惯导系统进行初始化。这包括校准传感器、获取初始位置和姿态，并设置初始速度为零。

2. 传感器测量：在飞行过程中，加速度计和陀螺仪持续地测量飞行器的加速度和角速度。这些测量值通常以每个轴的三个分量表示。

3. 加速度计数据处理：通过对加速度计数据进行积分，可以计算出飞行器的速度和位置。积分过程中，可能会引入累积误差，因此通常需要使用陀螺仪数据进行校正或采用更复杂的误差补偿算法。

4. 陀螺仪数据处理：陀螺仪测量的角速度用于计算飞行器的姿态。通过对角速度进行积分，可以得到姿态随时间的变化。同样，由于积分误差的累积，可能需要进行误差补偿或校正。

5. 姿态更新：使用陀螺仪数据得到的姿态信息可以与其他传感器（如GPS、罗盘）提供的姿态信息进行融合，以优化姿态估计的精度和稳定性。常用的融合算法包括卡尔曼滤波器和互补滤波器。

6. 导航解算：通过综合加速度计、陀螺仪和其他传感器提供的姿态、速度和位置信息，可以进行导航解算，得到飞行器的当前位置和速度。

需要注意的是，惯性导航系统是一个自主的、内部的导航系统，不依赖于外部信号源（如GPS），因此在长时间或无GPS信号的飞行中仍能提供导航信息。然而，由于惯导系统存在误差累积的问题，随着时间的推移，误差会逐渐增加。为了解决这个问题，通常会结合其他导航系统（如GPS）进行更新和校正，以提高导航精度和稳定性。

早期的飞行器使用机械惯导系统，其中最重要的就是陀螺仪。现在的mems陀螺仪输出的是角速度，而机械陀螺仪则可以直接给出角度信息。

陀螺仪原理可以参考mit这节经典力学课程：

mems加速度计和陀螺仪（也许叫角速度计更准确）其实测量的都是加速度值，原理可以参考这几个视频：

不管是用哪种方式，最终是要得到3个角度：航向、横滚、俯仰，有了这3个角度，便知道了飞行姿态，进而对姿态进行控制和调整。