PIGA是最古老的加速度计，在火箭和制导中广泛使用，仍然是最好的，但基于mems的设备正在接近。
当你看到一架廉价的无人机，一架更复杂的无人机，一架无人驾驶飞机，一架标准的有人驾驶飞机，制导或洲际弹道导弹ICBM)，一架水下无人机或潜艇，或航天器，它们都有一个要求:需要一个惯性测量单元(IMU)。该单元提供关键的引导、导航和控制(GNC)功能，因此飞行器将知道它的出发点、行驶路径甚至目标(假设有一个目标)。GNC与PNT重叠——定位、导航和计时——并提供类似的功能。
IMU由两个主要功能模块组成:一个陀螺仪组件，提供飞行器相对于初始设置的三维(3D)方向和空间旋转信息;一个正交加速度计，测量参数沿x、y和z轴(有时称为俯仰、滚转和偏航轴)的平移(位移)(图1)．通过将陀螺的方向信号与加速度信号的第一个积分(表示速度)和第二个积分(距离)相结合，可以确定车辆的位置和轨迹。
惯性系统不需要来自“外界”的信息或信号，如观测地标、恒星、周围环境或无线电发射。它是一个密封的设备，因此不能被封锁或锁定，这是它突出的属性。它潜在的“感知”是由于质量在受到加速度时的响应(惯性);认为F = ma。(请注意，一些车辆，如汽车，可能只需要x-y位置信息，而不需要z轴。)
如果可以，为什么不使用GPS等GNSS实现GNC功能呢?有几个原因:首先，显然，在太空中没有全球导航卫星系统，在水下、峡谷或建筑物内部等“死亡”区域也没有全球导航卫星系统。此外，GNSS系统容易受到干扰、干扰甚至欺骗。
IMU技术
今天的imu是MEMS技术的奇迹。它们体积小、重量轻、功耗低、成本低，而且精确度惊人——至少在某种程度上是这样。尽管该技术与未使用MEMS的imu有很大的不同，但它们确实利用了从其前辈那里获得的许多见解，主要是机械陀螺仪和加速度计。许多用于解析粗略的IMU数据的方程和算法，提取有用的信息，甚至纠正由于缺陷或微妙的物理效应造成的各种错误，都是用这些机械单元开发的。
IMU技术可以基于这些较老的机械技术，环形激光陀螺(RLG)，动态调谐陀螺(DTG)，干涉光纤陀螺(IFOG)和MEMS(图2)．IMU陀螺仪和系统的许多优点中的两个是尺度因子稳定性和偏置稳定性，这些不同的技术之间有几个数量级的差异。目前，MEMS器件的性能是最低的，但它正在迅速提高，而它们提供的性能超过了许多应用，特别是考虑到它们在尺寸、重量、功率和成本方面的优点。
PIGA的
即使发展了基于mems的IMU，最精确的IMU加速度计是摆积分陀螺仪加速度计或PIGA。这种高度进化、改进和先进的加速度计提供了可达到的最高性能，远远优于通过mems型单元提供的性能。PIGA在所有加速度计中具有最高的线性度、准确性、灵敏度、稳定性和动态范围，但在尺寸、重量、功率、复杂性、成本和维护方面存在严重缺陷。
在经典的IMU中，三个piga与三个陀螺(或一个三轴框架陀螺)一起安装在框架平台上，作为一个非常复杂的机械组件(图3而且图4)．将陀螺仪、PIGA和IMU从一个有用的设备转变为超精密设备的大部分工作是由麻省理工学院仪器实验室的已故创新者、科学家、工程师、经理和不可阻挡的项目驱动者查尔斯·斯塔克·德雷珀博士领导的;现在是一个独立的非盈利组织，更名为查尔斯·斯塔克·德雷柏实验室有限公司。
PIGA在概念上很简单，但要实现卓越的性能，需要经过几十年沿着多条路径不懈的追求。首先，有必要完全理解错误的来源，从巨大的到惊人的微妙。第二，基于克服、否定或补偿错误源的方法，有跨越设计、制造和测试的改进的实际实现。
本文的下一部分将讨论PIGA操作和设计细节。
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额外的引用
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- (书)托马斯·威尔登伯格，海军学院出版社发明热点:查尔斯·斯塔克·德雷珀麻省理工学院和惯性制导与导航的发展”
- 张仁。”惯性仪器:何去何从?”
- 航天研究中心。”从V-2到三叉戟D5的摆式积分陀螺仪加速度计(PIGA)是战略工具的首选”
- AIAA/查尔斯·斯塔克·德雷柏实验室有限公司惯性仪器:何去何从?”
- Gordon A. Thompson (MIT MS Thesis)， "惯性测量单元校准使用全
信息最大似然最优滤波” - 维基百科,“PIGA加速度计”
- 凯撒和艾伦。”微机械摆动陀螺加速度计”或在这里
- AIAA/查尔斯·斯塔克·德雷柏实验室有限公司硅振荡加速度计:
战略导弹制导用MEMS惯性仪” - 航空航天实验室杂志惯性传感器的重力和大地测量，从地面到空间”
- 军用航空部门电子。”波音公司将升级民兵III陆基核火箭的导弹制导系统”
- 航天研究中心。”惯性元件:过去，现在和未来”
- 《德雷柏技术文摘》Draper实验室的MEMS发展”
- 戴维亲爱的,”惯性制导”
- V2火箭历史。”技术，人和地点”
- V2火箭。”4 / v - 2资源网站”
- TRW /民兵导弹。”民兵武器系统:历史和描述”
- 国防世界”,波音赢得1700万美元的PIGA制造ICBM子系统合同”
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