الملاحة بالقصور الذاتي:
هي فن وعلم تحديد موقع وسرعة السيارة فقط عن طريق استشعار تسارع تلك السيارة وإجراء عمليات الدمج اللازمة؛ لتحديد الموقع والسرعة على أساس الوقت الفعلي، يتكون النظام بالقصور الذاتي من مقاييس تسارع دقيقة لاستشعار قوة معينة تعمل على السيارة وجيروسكوب دقيق، للحفاظ على اتجاه مقاييس التسارع في إطار إحداثيات مختارة أو لتحديد اتجاه مقاييس التسارع فيما يتعلق بهذا الإطار.
نظام ملاحة بالقصور الذاتي جهاز جهاز ملاحة يستخدم لتحديد الطائرات والصواريخ والغواصات والمركبات الأخرى، على عكس وسائل الملاحة الأخرى، لا يعمل ارشاد بالقصور الذاتي على ملاحظات النجوم والأرض والرادار وبيانات الراديو وأي معلومات أخرى من خارج السيارة. كما يتم إجراء الحساب بواسطة كمبيوتر صغير على اللوحة، ويتم عرض موضع السيارة وسرعتها على أساس الوقت الفعلي. في العقدين اللذين تم فيهما استخدام الملاحة بالقصور الذاتي.
مسح القصور الذاتي:
في قلب المساح بالقصور الذاتي توجد وحدة القياس بالقصور الذاتي التي تحتوي على ثلاثة مقاييس تسارع حساسة وثلاثة جيروسكوبات دقيقة، يتم تثبيت مقاييس التسارع كثالوث متعامد متبادل على منصة يتم تدويرها بواسطة الجيروسكوب؛ للحفاظ على الاتجاه مع الشمال الرأسي والمحلي؛ أي أن المحاور الثلاثة موجهة شمال شرق لأسفل.
كما تقيس مقاييس التسارع القوة المحددة على السيارة، والتي تمثل مجموع تسارع السيارة نفسها ومتجه الجاذبية المحلي. تتم معالجة الإخراج الرقمي لمقاييس التسارع في الوقت الفعلي بواسطة كمبيوتر رقمي، تم دمجها مرة واحدة لإعطاء السرعة وتم دمجها مرة أخرى لإعطاء المسافة المقطوعة على طول كل محور حساس، لا يعطي النظام خطوط الطول والعرض والارتفاع مباشرة.
للمسافات المحسوبة التي يشار إليها إلى الفضاء بالقصور الذاتي يجب إضافة الموضع الأولي والتحويل إلى خط العرض وخط الطول والارتفاع، على الرغم من استخدام مقاييس التسارع والجيروسكوب عالية الجودة في النظام، إلا أنها لا تزال عرضة للانحراف والتحيز.
سيؤدي هذا إلى عدم محاذاة النظام الأساسي وأخطاء في التسارع المحسوس، مما يؤدي إلى أخطاء صغيرة في السرعات والمواقف المحسوبة، يجب أن تتوقف أنظمة المسح بالقصور الذاتي المتوفرة حاليًا أو تحوم على فترات متكررة، في هذه الأوقات تصحح عملية مرشح كالمان الفرق بين السرعة المشار إليها والصفر، وتحسب الجاذبية الطبيعية والارتفاع والجاذبية الشاذة، ولكن فقط في هذه النقاط، حيث يتم أيضًا تصحيح الأخطاء المتبقية في محاذاة النظام الأساسي بواسطة مرشح كالمان.
في هذه الأوقات تصحح عملية مرشح كالمان الفرق بين السرعة المشار إليها والصفر وتحسب الجاذبية الطبيعية والارتفاع والجاذبية الشاذة ولكن فقط في هذه النقاط، حيث يتم أيضًا تصحيح الأخطاء المتبقية في محاذاة النظام الأساسي بواسطة مرشح كالمان، يجب إضافة الموقع الأولي والتحويل إلى خطوط الطول والعرض والارتفاع.
وعلى الرغم من استخدام مقاييس التسارع والجيروسكوب عالية الجودة في النظام، إلا أنها لا تزال عرضة للانحراف والتحيز. حيث ذكر أعلاه أن مقاييس التسارع تستشعر مجموع تسارع السيارة ومتجه الجاذبية المحلي، وأن تسارع السيارة ضرورية للاندماج في السرعة والمسافة المقطوعة، ومع ذلك هناك حاجة إلى نموذج لحقل الجاذبية الأرضية لإزالة التسارع بسبب الجاذبية.
في الأنظمة الحالية يتم استخدام نموذج مبسط للغاية يتم فيه حساب عنصر الجاذبية الهابط الناتج عن الأرض الإهليلجية، وبالتالي لا يمكن للنظام تصحيح الانحراف الرأسي. علاوة على ذلك تؤدي هذه الانحرافات للخط الرأسي إلى محاذاة خاطئة للمنصة، والتي قد تؤدي إلى حدوث أخطاء تصل إلى 40 سم في المواضع المحسوبة.
قياس تدرج الجاذبية:
تم اقتراح مقاييس تدرج الجاذبية كوسيلة لتحديد مكونات متجه الجاذبية بشكل مستقل على أساس الوقت الفعلي، إن تدرج الجاذبية هو ببساطة المشتق المكاني لمتجه الجاذبية، يمكن اعتبار التدرج على أنه معدل تغير أحد مكونات ناقل الجاذبية، كما تم قياسه على مسافة صغيرة.
ومن ثم يمكن قياس التدرج اللوني وذلك من خلال معرفة الفرق في الجاذبية عند نقطتين متقاربتين، بحيث يكونوا متميزتين، كما يتجسد هذا المبدأ في العديد من أدوات القاعدة المتحركة الحديثة، حيث إن تدرج الجاذبية عند نقطة ما هو موتر؛ نظراً لكونه مشتق من كل مكون من متجه الجاذبية المأخوذ في كل محور حساس.
هكذا، يمكن معرفة قيمة أي مكون من مكونات ناقل الجاذبية على طول مسار السيارة إذا تم تضمين مقاييس تدرج الجاذبية في النظام، وتم دمج مخرجاتها بواسطة كمبيوتر النظام، من الناحية النظرية، حيث سيتم حساب نموذج جاذبية دقيق في الوقت الفعلي وستتوفر خريطة مستمرة للجاذبية الطبيعية والارتفاع والجاذبية الشاذة.
