1. 慣性導航系統 INS( Inertia Navigation System，以下簡稱慣導)

慣導是一種利用慣性傳感器測量載體的比力及角速度信息，并結合給定的初始條件實時推算速度、位置、姿態等參數的自主式導航系統．具體來說慣性導航系統屬于一種推算導航方式。即從一已知點的位置根據連續測得的運載體航向角和速度推算出其下一點的位置，因而可連續測出運動體的當前位置。

常規慣性導航系統采用加速度計和陀螺儀傳感器來測量載體參數，而加速度計慣性導航系統主要由加速度計組成，該系統舍棄陀螺儀，用加速度計代替陀螺儀作為慣性測量元件，國際上有學者研究用多個加速度計替代陀螺儀的方案。

慣導中的陀螺儀用來形成一個導航坐標系使加速度計的測量軸穩定在該坐標系中并給出航向和姿態角；加速度計用來測量運動體的加速度經過對時間的一次和分得到速度，速度再經過對時間的一次積分即可得到距離。

慣性導航系統有如下主要優點：

（1）由于它是不依賴于任何外部信息，也不向外部輻射能量的自主式系統，故隱蔽性好已不受外界電磁干擾的影響；

（2）可全天流全球、全時間地工作于空中地球表面乃至水下；

（3）能提供位置、速度、航向和姿態角數據，所產生的導航信息連續性好而且噪聲低；

（4）數據更新率高、短期精度和穩定性好。

其缺點是：

（1）由于導骯伯息經過積分而產生，定位誤差隨時間而增大，長期精度差；

（2）每次使用之前需要較長的初始對準時間；

（3）設備的價格較昂貴；

（4）不能給出時間信息。

2.加速度計:

加速度計有兩種：一種是角加速度計，是由陀螺儀（角速度傳感器）改進的。另一種就是線加速度計。

加速度傳感器利用重力加速度，可以用于檢測設備的傾斜角度，但是它會受到運動加速度的影響，使傾角測量不夠準確，所以通常需利用陀螺儀和磁傳感器補償。同時磁傳感器測量方位角時，也是利用地磁場，當系統中電流變化或周圍有導磁材料時，以及當設備傾斜時，測量出的方位角也不準確，這時需要用加速度傳感器（傾角傳感器）和陀螺儀進行補償。

通過測量由于重力引起的加速度，你可以計算出設備相對于水平面的傾斜角度。通過分析動態加速度，你可以分析出設備移動的方式。

加速度傳感器可以檢測交流信號以及物體的振動，人在走動的時候會產生一定規律性的振動，而加速度傳感器可以檢測振動的過零點，從而計算出人所走的步或跑步所走的步數，從而計算出人所移動的位移。并且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗。

用加速度傳感器檢測手持設備的振動/晃動幅度，當振動/晃動幅度過大時鎖住照相快門，使所拍攝的圖像永遠是清晰的。

3. 角速度傳感器-陀螺儀

在四軸上安裝陀螺儀，可以測量四軸傾斜的角速度，將角速度信號進行積分便可以得到四軸的傾角。由于陀螺儀輸出的是四軸的角速度，不會受到四軸振動影響。因此該信號中噪聲很小。四軸的角度又是通過對角速度積分而得，這可進一步平滑信號，從而使得角度信號更加穩定。因此四軸控制所需要的角度和角速度可以使用陀螺儀所得到的信號。由于從陀螺儀的角速度獲得角度信息，需要經過積分運算。如果角速度信號存在微小的偏差，經過積分運算之后，變化形成積累誤差。這個誤差會隨著時間延長逐步增加，最終導致電路飽和，無法形成正確的角度信號.

角度積分漂移校正

利用加速度計所獲得的角度信息θg 與陀螺儀積分后的角度θ進行比較，將比較的誤差信號經過比例Tg放大之后與陀螺儀輸出的角速度信號疊加之后再進行積分。從圖中的框圖可以看出，對于加速度計給定的角度θg，經過比例、積分環節之后產生的角度θ必然最終等于θg。由于加速度計獲得的角度信息不會存在積累誤差，所以最終將輸出角度θ中的積累誤差消除了。

為了避免輸出角度θ跟著θg過長,可以采取以措施：

在控制電路和程序運行的開始，盡量保持四軸在水平狀態，這樣一開始就使得輸出角度θ與θg相等。此后，加速度計的輸出只是消除積分的偏移，輸出角度不會出現很大的偏差。

總的來說，加速度計在較長時間的測量值（測量飛行器的角度）是正確的，然而在較短時間內由于信號噪聲以及運動方向的加速度存在，會有很大的誤差。具體表現為加速度靜止不動時值很穩定，但是移動起來數據波動很大。陀螺儀測得的是角速度，在較短時間內則比較準確，而較長時間則會有積分漂移產生誤差。因此，剛才所說需要兩者（相互調整）融合來確保姿態角的正確。

4.電子羅盤

但是即使使用了加速度計和陀螺儀，也只可以用于測得飛機的俯仰和橫滾角度。對于偏航角度，由于偏航角和重力方向正交，無法用加速度計測量得到。（加速度計是根據測某方向重力加速度分量與重力加速度的關系來求得角度）這意味著在這個維度上沒有一個可靠的長期值來矯正陀螺儀的值，而只用陀螺儀測的角度會存在積分漂移的問題！因此還需要采用其他設備來校準測量偏航角度的陀螺儀的漂移值。校準的設備可以使用磁羅盤計（電子磁羅盤，對磁場變化和慣性力敏感）或者GPS。GPS數據更新較慢（1Hz到10Hz），并且短時間內存在誤差。所以用GPS只能長時間的在地面跟蹤較為穩定和慢速的飛行器，如果需要矯正航向我們就只有使用電子羅盤了。（當然也存在著不需要矯正的情況，我這里就沒矯正，使用陀螺儀積分的角度來湊合）

三維磁阻傳感器（電子羅盤）用來測量地球磁場，傾角傳感器是在磁力儀非水平狀態時進行補償；MCU處理磁力儀和傾角傳感器的信號以及數據輸出和軟鐵、硬鐵補償。該磁力儀是采用三個互相垂直的磁阻傳感器，每個軸向上的傳感器檢測在該方向上的地磁場強度。可以把它簡單理解成一個指南針，無論在哪里你都能找到南方，然后根據就可以知道飛機的機頭偏離南方多少度角來鎖定航向。