जड़त्वीय संचालन प्रणाली

एक जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली (आईएनएस) एक नेविगेशन उपकरण है जो गति संवेदकों (एक्सेलेरोमीटर), घूर्णन संवेदकों (जाइरोस्कोप) और कंप्यूटर का उपयोग करता है, जो एक चलती हुई वस्तु की स्थिति, अभिविन्यास और वेग (गति की दिशा और गति) को बिना बाहरी संदर्भों की आवश्यकता के लगातार गणना करता है। प्रायः जड़त्वीय संवेदकों एक बैरोमेट्रिक अल्टीमेटर और कभी-कभी चुंबकीय सेंसर (चुंबकत्वमापी) और/या गति मापने वाले उपकरणों द्वारा पूरक होते हैं। आईएनएस का उपयोग मोबाइल रोबोट,  जहाजों, विमानों, पनडुब्बियों, निर्देशित मिसाइलों और अंतरिक्ष यान जैसे वाहनों पर किया जाता है। जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली या निकट से संबंधित उपकरणों को संदर्भित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले अन्य शब्दों में जड़त्वीय मार्गदर्शन प्रणाली, जड़त्वीय उपकरण, जड़त्वीय माप इकाई (आईएमयू) और कई अन्य विविधताएं सम्मिलित हैं। पुराने आईएनएस प्रणाली सामान्यतः वाहन के बढ़ते बिंदु के रूप में जड़त्वीय प्लेटफॉर्म का उपयोग करते थे और कभी-कभी शब्दों को समानार्थक माना जाता है।

समय क्षेत्र में इंटीग्रल व्यपगत समय की मात्रा के लिए एक स्थिर और सटीक घड़ी की मांग करते हैं।



अवलोकन
जड़त्वीय नेविगेशन एक स्व-निहित नेविगेशन तकनीक है जिसमें एक्सेलेरोमीटर और जाइरोस्कोप द्वारा प्रदान किए गए मापों का उपयोग किसी ज्ञात प्रारंभिक बिंदु, अभिविन्यास और वेग के सापेक्ष किसी वस्तु की स्थिति और अभिविन्यास को ट्रैक करने के लिए किया जाता है। जड़त्वीय मापन इकाइयाँ (आईएमयू) में सामान्यतः तीन ओर्थोगोनल रेट-गायरोस्कोप और तीन ऑर्थोगोनल एक्सेलेरोमीटर होते हैं, जो क्रमशः कोणीय वेग और रैखिक त्वरण को मापते हैं। इन उपकरणों से संकेतों को संसाधित करके किसी उपकरण की स्थिति और अभिविन्यास को ट्रैक करना संभव है।

विमान, सामरिक और रणनीतिक मिसाइलों, अंतरिक्ष यान, पनडुब्बियों और जहाजों के नेविगेशन सहित अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में जड़त्वीय नेविगेशन का उपयोग किया जाता है। यह मोबाइल फोन लोकेशन और ट्रैकिंग के उद्देश्य से कुछ मोबाइल फोन में भी सम्मिलित है।  माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रणाली (एमईएमएस) के निर्माण में हाल ही में प्रगति ने छोटे और हल्के जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली का निर्माण करना संभव बना दिया है। इन अग्रिमों ने मानव और पशु गति कैप्चर जैसे क्षेत्रों को सम्मिलित करने के लिए संभावित अनुप्रयोगों की सीमा को चौड़ा कर दिया है।

एक जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली में कम से कम एक कंप्यूटर और एक प्लेटफ़ॉर्म या मॉड्यूल सम्मिलित होता है जिसमें एक्सेलेरोमीटर, जाइरोस्कोप या अन्य मोशन-सेंसिंग उपकरण होते हैं। आईएनएस को प्रारंभ में एक अन्य स्रोत (एक मानव ऑपरेटर, एक जीपीएस उपग्रह रिसीवर, आदि) से इसकी स्थिति और वेग के साथ प्रारंभिक अभिविन्यास के साथ प्रदान किया जाता है और उसके बाद गति संवेदकों से प्राप्त जानकारी को एकीकृत करके अपनी अद्यतन स्थिति और वेग की गणना करता है। आईएनएस का लाभ यह है कि इसे प्रारंभ करने के बाद इसकी स्थिति, अभिविन्यास, या वेग निर्धारित करने के लिए किसी बाहरी संदर्भ की आवश्यकता नहीं है।

एक आईएनएस अपनी भौगोलिक स्थिति (उदाहरण के लिए पूर्व या उत्तर दिशा में एक परिवर्तन), इसके वेग में परिवर्तन (गति और गति की दिशा) और इसके अभिविन्यास में परिवर्तन (एक अक्ष के बारे में विस्तार) का पता लगा सकता है। यह प्रणाली पर लागू रैखिक त्वरण और कोणीय वेग को मापकर ऐसा करता है। चूंकि इसके लिए किसी बाहरी संदर्भ की आवश्यकता नहीं होती (प्रारंभिक होने के बाद), यह जाम और भ्रामन से प्रतिरक्षा होती है।

कई अलग-अलग चलती वस्तुओं में जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली का उपयोग किया जाता है। यद्यपि, उनकी लागत और जटिलता उन वातावरणों पर बाधा डालती है जिनमें वे उपयोग के लिए व्यावहारिक हैं।

जाइरोस्कोप जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम के संबंध में सेंसर फ्रेम के कोणीय वेग को मापते हैं। प्रारंभिक स्थिति और अभिन्न कोणीय वेग के रूप में जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में प्रणाली के मूल अभिविन्यास का उपयोग करके, प्रणाली का वर्तमान अभिविन्यास हर समय जाना जाता है। इसे एक कार में आंखों पर पट्टी बांधे यात्री की क्षमता के रूप में माना जा सकता है, जो यह महसूस करने के लिए कि कार बाईं और दाईं ओर मुड़ जाती है या ऊपर और नीचे झुक जाती है जैसे कार आती है या पहाड़ नीचे आती है। इस जानकारी के आधार पर, यात्री जानता है कि कार किस दिशा का सामना कर रही है, लेकिन यह कितना तेज या धीमा है, या क्या यह साइडवे स्लाइडिंग है।

एक्सेलेरोमीटर सेंसर या बॉडी फ्रेम में गतिमान वाहन के रैखिक त्वरण को मापते हैं, लेकिन उन दिशाओं में जिन्हें केवल चलती प्रणाली के सापेक्ष मापा जा सकता है (चूंकि एक्सेलेरोमीटर प्रणाली से जुड़े होते हैं और प्रणाली के साथ घूमते हैं, लेकिन उनके बारे में पता नहीं होते हैं) खुद का उन्मुखीकरण)। इसे एक कार में आंखों पर पट्टी बांधे यात्री की क्षमता के रूप में माना जा सकता है कि जब वाहन आगे बढ़ता है या धीमा हो जाता है तो वह खुद को अपनी सीट पर वापस दबा हुआ महसूस करता है; और महसूस करते हैं कि जैसे ही वाहन किसी पहाड़ी पर चढ़ता है या अपनी सीट से ऊपर उठता है तो खुद को अपनी सीट पर दबा लिया जाता है क्योंकि कार पहाड़ी के ऊपर से गुजरती है और नीचे उतरना प्रारंभ करती है। केवल इस जानकारी के आधार पर, वे जानते हैं कि वाहन स्वयं के सापेक्ष कैसे त्वरित हो रहा है; अर्थात्, चाहे वह आगे, पीछे, बाएँ, दाएँ, ऊपर (कार की छत की ओर), या नीचे (कार के फर्श की ओर) गति कर रहा हो, कार के सापेक्ष मापा जाता है, लेकिन पृथ्वी के सापेक्ष दिशा नहीं, क्योंकि उन्होंने ऐसा किया जब उन्होंने त्वरण महसूस किया तो उन्हें नहीं पता था कि कार पृथ्वी के सापेक्ष किस दिशा में थी।

यद्यपि, प्रणाली के वर्तमान कोणीय वेग और गतिमान प्रणाली के सापेक्ष मापे गए प्रणाली के वर्तमान रैखिक त्वरण दोनों को ट्रैक करके, जड़ता संदर्भ फ्रेम में प्रणाली के रैखिक त्वरण को निर्धारित करना संभव है। जड़त्वीय त्वरण पर एकीकरण (मूल वेग को प्रारंभिक स्थिति के रूप में प्रयोग करते हुए) सही किनेमेटिक समीकरणों का उपयोग करके प्रणाली और एकीकरण के निष्क्रिय वेग को पुनः प्राप्त करते हैं (प्रारंभिक स्थिति के रूप में मूल स्थिति का उपयोग करते हुए) जड़त्वीय स्थिति उत्पन्न करते हैं। हमारे उदाहरण में, यदि आंखों पर पट्टी बांधे हुए यात्री को पता था कि कार को किस तरह से इंगित किया गया है और उसके होने से पहले उसका वेग क्या थाआंखों पर पट्टी बांधी हुई है, और अगर वे दोनों का ट्रैक रखने में सक्षम हैं कि कार कैसे मुड़ी है और यह कैसे तेज और धीमी हुई है, तो वे किसी भी समय कार की वर्तमान दिशा, स्थिति और वेग को सटीक रूप से जान सकते हैं।

प्रक्षेप अनुमान
सभी जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियां एकीकरण प्रक्षेप से ग्रस्त हैं: त्वरण और कोणीय वेग के मापन में छोटी त्रुटियां वेग में उत्तरोत्तर बड़ी त्रुटियों में एकीकृत होती हैं, जो स्थिति में अभी भी बड़ी त्रुटियों में मिश्रित होती हैं। चूंकि नई स्थिति की गणना पिछली गणना की गई स्थिति और मापा त्वरण और कोणीय वेग से की जाती है, इसलिए प्रारंभिक स्थिति इनपुट होने के बाद से ये त्रुटियां मोटे तौर पर आनुपातिक रूप से जमा होती हैं। यहां तक ​​कि सबसे अच्छा एक्सेलेरोमीटर, 10 माइक्रो-जी की मानक त्रुटि के साथ, 17 मिनट के भीतर 50 मीटर की त्रुटि जमा करेगा। इसलिए, किसी अन्य प्रकार के नेविगेशन प्रणाली से इनपुट द्वारा स्थिति को समय-समय पर ठीक किया जाना चाहिए।

तदनुसार, अक्रिय नेविगेशन का उपयोग सामान्यतः अन्य नेविगेशन प्रणालियों के पूरक के रूप में किया जाता है, जो किसी भी एकल प्रणाली के उपयोग के साथ संभव की तुलना में उच्च स्तर की सटीकता प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, यदि स्थलीय उपयोग में, निष्क्रिय रूप से ट्रैक किए गए वेग को रुककर शून्य तक अपडेट किया जाता है, तो स्थिति बहुत लंबे समय तक सटीक रहेगी, एक तथाकथित शून्य वेग अपडेट किया जा सकता है। विशेष रूप से एयरोस्पेस में, अन्य मापन प्रणालियों का उपयोग इन अशुद्धियों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, हनीवेल LaseRefV इनरटियल नेविगेशन प्रणाली में जीपीएस और एयर डेटा कंप्यूटर आउटपुट का उपयोग आवश्यक नेविगेशन प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए किया जाता है। उपयोग किए गए सेंसर की कम संवेदनशीलता के साथ नेविगेशन त्रुटि बढ़ जाती है। वर्तमान में, विभिन्न सेंसरों को संयोजित करने वाले उपकरण विकसित किए जा रहे हैं, उदा. दृष्टिकोण और प्रमुख संदर्भ प्रणाली। क्योंकि नेविगेशन त्रुटि मुख्य रूप से कोणीय दरों और त्वरणों के संख्यात्मक एकीकरण  से प्रभावित होती है,  दबाव संदर्भ प्रणाली  को कोणीय दर मापों के एक संख्यात्मक एकीकरण का उपयोग करने के लिए विकसित किया गया था।

सामान्य रूप से अनुमान सिद्धांत और विशेष रूप से  कलमन फ़िल्टरिंग, विभिन्न सेंसर से जानकारी के संयोजन के लिए एक सैद्धांतिक रूपरेखा प्रदान करता है। सबसे सामान्य वैकल्पिक सेंसर में से एक जीपीएस जैसे एक उपग्रह नेविगेशन रेडियो है, जिसका उपयोग प्रत्यक्ष आकाश दृश्यता वाले सभी प्रकार के वाहनों के लिए किया जा सकता है। इनडोर अनुप्रयोगों में पैडोमीटर, दूरी माप उपकरण, या अन्य प्रकार के पोजीशन सेंसर का उपयोग किया जा सकता है। आईएनएस और अन्य प्रणालियों (जीपीएस/आईएनएस) से जानकारी को सही ढंग से मिलाकर स्थिति और वेग में त्रुटियां स्थिर हैं। इसके अलावा, आईएनएस का उपयोग शॉर्ट टर्म फालबैक के रूप में किया जा सकता है, जबकि जीपीएस सिग्नल उपलब्ध नहीं हैं, उदाहरण के लिए जब एक वाहन सुरंग से गुजरता है।

2011 में, नागरिक स्तर पर जीपीएस जैमिंग एक सरकारी चिंता बन गई थी। इन प्रणालियों को जाम करने की क्षमता में अपेक्षाकृत आसानी ने जीपीएस प्रौद्योगिकी पर नेविगेशन निर्भरता को कम करने के लिए सेना को प्रेरित किया है। क्योंकि जड़त्वीय नेविगेशन सेंसर जीपीएस के विपरीत रेडियो संकेतों पर निर्भर नहीं होते हैं, उन्हें जाम नहीं किया जा सकता है।

2012 में, अमेरिकी सेना अनुसंधान प्रयोगशाला के शोधकर्ताओं ने एक जड़त्वीय मापन इकाई की रिपोर्ट की, जिसमें माइक्रो-इलेक्ट्रो-इलेक्ट्रॉनिकल प्रणाली ट्राइएक्सियल एक्सीलेरोमीटर और ट्राइ-एक्सियल जियरोस्कोप सम्मिलित हैं, जिसमें 10 के सरणी आकार के साथ एक कलमन फिल्टर एल्गोरिदम सेंसर न्यूसमेंट पैरामीटर (ईआर शोर) और मुनिशन स्थिति और वेग का अनुमान लगाने के लिए था। प्रत्येक सरणी छह डेटा बिंदुओं को मापता है और प्रणाली एक नेविगेशन समाधान प्रदान करने के लिए डेटा को एक साथ समन्वय करता है। यदि एक सेंसर लगातार दूरी को कम करके आंकता है, तो प्रणाली समायोजित कर सकता है, अंतिम गणना में भ्रष्ट सेंसर के योगदान को समायोजित कर सकता है।

ह्यूरिस्टिक एल्गोरिथम के अतिरिक्त ने निर्दिष्ट लक्ष्य से 120 मीटर से 40 मीटर तक उड़ान की गणना की दूरी की त्रुटि को कम कर दिया था। शोधकर्ताओं ने नेविगेशन एल्गोरिदम को प्रारंभिक और सहायता के लिए एल्गोरिदम को जीपीएस या रडार तकनीक के साथ जोड़ा। युद्ध सामग्री की उड़ान के दौरान विभिन्न बिंदुओं पर वे ट्रैकिंग को काट देंगे और युद्ध सामग्री के उतरने की सटीकता का अनुमान लगाएंगे। बयालीस सेकंड की उड़ान में, सहायता की 10 और 20 की उपलब्धता ने त्रुटि में थोड़ा अंतर दिखाया क्योंकि दोनों लक्ष्य से लगभग 35 मीटर दूर थे। दस के बजाय 100 सेंसर सरणियों के साथ प्रयोग किए जाने पर कोई ध्यान देने योग्य अंतर नहीं देखा गया। शोधकर्ताओं ने संकेत दिया कि यह सीमित प्रायोगिक डेटा नेविगेशन प्रौद्योगिकी के अनुकूलन और सैन्य प्रणालियों की लागत में संभावित कमी को दर्शाता है।

इतिहास
जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली मूल रूप से राकेट के लिए विकसित की गई थी। अमेरिकी रॉकेटरी अग्रणी  रॉबर्ट गोडार्ड (वैज्ञानिक) ने अल्पविकसित जाइरोस्कोप प्रणाली के साथ प्रयोग किया था।  वर्नर वॉन ब्रॉन सहित समकालीन जर्मन अग्रदूतों के लिए गोडार्ड की प्रणालियों में बहुत रुचि थी। अंतरिक्ष यान, निर्देशित मिसाइलों और वाणिज्यिक विमानो के आगमन के साथ प्रणालियों का अधिक व्यापक उपयोग हुआ था।

प्रारंभिक जर्मन द्वितीय विश्व युद्ध V2 रॉकेट तकनीकी विवरण ने उड़ान में रॉकेट के दिगंश को समायोजित करने के लिए एक साधारण  एनालॉग कंप्यूटर  के साथ दो जाइरोस्कोप और एक पार्श्व त्वरणमापी को संयोजित किया था। उड़ान नियंत्रण के लिए रॉकेट निकास में चार सीसा पतवार चलाने के लिए एनालॉग कंप्यूटर सिग्नल का उपयोग किया गया था। V2 के लिए GN&C (मार्गदर्शन, नेविगेशन और नियंत्रण) प्रणाली ने बंद लूप मार्गदर्शन के साथ एक एकीकृत मंच के रूप में कई नवाचार प्रदान किए गए थे। युद्ध के अंत में वॉन ब्रॉन ने योजना और परीक्षण वाहनों के साथ अपने शीर्ष रॉकेट वैज्ञानिकों में से 500 को अमेरिकियों के सामने आत्मसमर्पण करने की योजना बनाई थी। वे ऑपरेशन पेपरक्लिप  के प्रावधानों के तहत 1945 में फोर्ट ब्लिस, टेक्सास पहुंचे और बाद में 1950 में हंट्सविले, अलबामा चले गए थे। जहां उन्होंने अमेरिकी सेना के रॉकेट अनुसंधान कार्यक्रमों के लिए काम किया था।

1950 के दशक की प्रारम्भ में, अमेरिकी सरकार पूरी तरह से घरेलू मिसाइल मार्गदर्शन कार्यक्रम के विकास सहित सैन्य अनुप्रयोगों के लिए जर्मन टीम पर अत्यधिक निर्भरता के खिलाफ खुद को अलग करना चाहती थी। एमआईटी इंस्ट्रूमेंटेशन लेबोरेटरी (बाद में चार्ल्स स्टार्क ड्रेपर प्रयोगशाला, इंक बनने के लिए) को वायु सेना पश्चिमी विकास प्रभाग द्वारा नई एटलस इंटरकांटिनेंटल बैलिस्टिक मिसाइल ((निर्माण और परीक्षण एम्बोसच एर्मा डिवीजन द्वारा पूरा किया गया था) के लिए  सैन डिएगो  में कन्वेयर को एक स्व-निहित मार्गदर्शन प्रणाली बैकअप प्रदान करने के लिए चुना गया था।    एमआईटी कार्य के लिए तकनीकी मॉनिटर इंजीनियर जिम फ्लेचर थे, जिन्होंने बाद में नासा के प्रशासक के रूप में कार्य किया था। एटलस मार्गदर्शन प्रणाली एक ऑन-बोर्ड स्वायत्त प्रणाली और एक भू-आधारित ट्रैकिंग और कमांड प्रणाली का संयोजन होना था। स्पष्ट कारणों के लिए अंतत: बैलिस्टिक मिसाइल अनुप्रयोगों में स्व-निहित प्रणाली प्रबल हुई थी। अंतरिक्ष अन्वेषण में दोनों का मिश्रण बना रहता है।

1952 की गर्मियों में, डॉ. रिचर्ड बैटिन और डॉ. जे. हल्कोम्बे लैनिंग|जे. हेलकोम्बे हैल लैनिंग, जूनियर, ने मार्गदर्शन के लिए कम्प्यूटेशनल आधारित समाधानों पर शोध किया और 1954 में एटलस जड़त्वीय मार्गदर्शन पर प्रारंभिक विश्लेषणात्मक कार्य किया था। कॉन्वेयर के अन्य प्रमुख व्यक्ति चार्ली बोसार्ट, मुख्य अभियंता, और वाल्टर श्वेदित्ज़की, मार्गदर्शन समूह के प्रमुख थे। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान पीनम्यूएन्डे में श्वाइडेट्स्की ने वॉन ब्रौन के साथ काम किया था।

प्रारंभिक डेल्टा मार्गदर्शन प्रणाली ने संदर्भ प्रक्षेपवक्र से स्थिति में अंतर का आकलन किया था। वीजीओ को शून्य पर ले जाने के उद्देश्य से वर्तमान प्रक्षेपवक्र को ठीक करने के लिए प्राप्त किया जाने वाला वेग (वीजीओ) गणना की जाती है। इस दृष्टिकोण का गणित मौलिक रूप से मान्य था, लेकिन सटीक जड़त्वीय मार्गदर्शन और एनालॉग कंप्यूटिंग शक्ति में चुनौतियों के कारण गिरा दिया गया था। डेल्टा प्रयासों के सामने आने वाली चुनौतियों को मार्गदर्शन की क्यू प्रणाली (क्यू-मार्गदर्शन देखें) द्वारा दूर किया गया था। क्यू प्रणाली की क्रांति मैट्रिक्स क्यू में मिसाइल मार्गदर्शन (और गति के संबंधित समीकरणों) की चुनौतियों को बांधने के लिए थी। क्यू मैट्रिक्स स्थिति वेक्टर के संबंध में वेग के आंशिक डेरिवेटिव का प्रतिनिधित्व करता है। इस दृष्टिकोण की एक प्रमुख विशेषता वेक्टर क्रॉस उत्पाद (v, xdv, /dt) के घटकों को मूल ऑटोपायलट दर संकेतों के रूप में उपयोग करने की अनुमति देती है - एक तकनीक जिसे क्रॉस-उत्पाद स्टीयरिंग के रूप में जाना जाता है। क्यू-प्रणाली को 21 और 22 जून 1956 को लॉस एंजिल्स में रेमो-वूल्ड्रिज कॉर्पोरेशन में आयोजित बैलिस्टिक मिसाइलों पर पहले तकनीकी संगोष्ठी में प्रस्तुत किया गया था। क्यू प्रणाली को 1960 के दशक के माध्यम से वर्गीकृत जानकारी दी गई थी। इस मार्गदर्शन की व्युत्पत्ति आज की मिसाइलों के लिए उपयोग की जाती है।

मानव अंतरिक्ष उड़ान में मार्गदर्शन
फरवरी 1961 में नासा ने अपोलो कार्यक्रम के लिए एक मार्गदर्शन और नेविगेशन प्रणाली के प्रारंभिक डिजाइन अध्ययन के लिए एमआईटी को एक अनुबंध प्रदान किया था। एमआईटी और डेल्को इलेक्ट्रॉनिक्स डिव. जनरल मोटर्स कॉर्प को कमांड मॉड्यूल और चंद्र मॉड्यूल के लिए अपोलो गाइडेंस एंड नेविगेशन प्रणाली के डिजाइन और उत्पादन के लिए संयुक्त अनुबंध से सम्मानित किया गया था। डेल्को ने इन प्रणालियों के लिए आईएमयू (जड़त्वीय मापन इकाइयां) का उत्पादन किया, कोल्समैन इंस्ट्रूमेंट कॉर्प ने ऑप्टिकल प्रणाली का उत्पादन किया, और अपोलो गाइडेंस कंप्यूटर रेथियॉन द्वारा उप-अनुबंध के तहत बनाया गया था।

स्पेस शटल के लिए, सॉलिड रॉकेट बूस्टर (SRB) के अलग होने तक शटल को लिफ्ट-ऑफ से गाइड करने के लिए ओपन लूप (कोई प्रतिक्रिया नहीं) मार्गदर्शन का उपयोग किया गया था। एसआरबी पृथक्करण के बाद प्राथमिक स्पेस शटल मार्गदर्शन को पीईजी (पावर्ड एक्सप्लिसिट गाइडेंस) नाम दिया गया है। पीईजी क्यू प्रणाली और मूल डेल्टा प्रणाली (पीईजी गाइडेंस) के पूर्वसूचक-सुधारक विशेषताओं दोनों को ध्यान में रखता है। यद्यपि पिछले 30 वर्षों में शटल के नेविगेशन प्रणाली में कई अपडेट हुए थे (उदा. OI-22 बिल्ड में GPS), शटल GN&C प्रणाली का मार्गदर्शन कोर थोड़ा विकसित हुआ था। एक मानवयुक्त प्रणाली के भीतर, मार्गदर्शन प्रणाली के लिए एक मानवीय इंटरफ़ेस की आवश्यकता होती है। चूंकि अंतरिक्ष यात्री प्रणाली के ग्राहक हैं, कई नई टीमों का गठन किया गया था जो GN&C को छूती हैं क्योंकि यह वाहन को "उड़ाने (फ्लाई)" के लिए एक प्राथमिक इंटरफ़ेस है।

विमान जड़त्वीय मार्गदर्शन में प्रारंभिक उपयोग
वाणिज्यिक विमानों के लिए एक लोकप्रिय आईएनएस का एक उदाहरण डेल्को हिंडोला था, जो पूर्ण उड़ान प्रबंधन प्रणाली  के सामान्य होने से पहले के दिनों में नेविगेशन का आंशिक स्वचालन प्रदान करता था। कैरोसेल ने पायलटों को एक समय में 9 वेपॉइंट्स में प्रवेश करने की अनुमति दी और फिर विमान की स्थिति और वेग को निर्धारित करने के लिए आईएनएस का उपयोग करके विमान को एक तरह से अगले तक निर्देशित किया था। बोइंग कॉर्पोरेशन ने डेल्को इलेक्ट्रॉनिक्स डिव को उप-अनुबंधित किया था। जनरल मोटर्स ने 747 विमानों के प्रारंभिक मॉडल (-100, -200 और -300) के लिए पहली उत्पादन हिंडोला प्रणाली का डिजाइन और निर्माण किया था। 747 ने विश्वसनीयता उद्देश्यों के लिए एक साथ काम कर रहे तीन कैरोसेल प्रणाली का उपयोग किया था। हिंडोला प्रणाली और इसके डेरिवेटिव को बाद में कई अन्य वाणिज्यिक और सैन्य विमानों में उपयोग के लिए अपनाया गया था। USAF C-141 पहला सैन्य विमान था जिसने दोहरी प्रणाली विन्यास में हिंडोला का उपयोग किया, इसके बाद C-5A ने 747 के समान ट्रिपल आईएनएस विन्यास का उपयोग किया था। KC-135A बेड़े को एक एकल हिंडोला IV के साथ लगाया गया था। -E प्रणाली जो स्टैंड-अलोन आईएनएस के रूप में काम कर सकता है या AN/APN-81 या AN/APN-218 डॉपलर रडार द्वारा सहायता प्राप्त कर सकता है। C-135 के कुछ विशेष-मिशन संस्करण दोहरे हिंडोला IV-E आईएनएस के साथ लगाए गए थे। ARINC विशेषता 704 वाणिज्यिक हवाई परिवहन में प्रयुक्त आईएनएस को परिभाषित करती है।

विस्तार से जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली
आईएनएस में जड़त्वीय मापन इकाइयाँ (आईएमयू) होती हैं जिनमें कोणीय और रैखिक त्वरणमापी (स्थिति में परिवर्तन के लिए) होते हैं; कुछ आईएमयू में जाइरोस्कोपिक तत्व (पूर्ण कोणीय संदर्भ बनाए रखने के लिए) सम्मिलित होता है।

एंगुलर एक्सेलेरोमीटर मापता है कि वाहन अंतरिक्ष में कैसे घूम रहा है। सामान्यतः तीन अक्षों: पिच (नाक ऊपर और नीचे), यव (नाक बाएं और दाएं) और रोल (कॉकपिट से दक्षिणावर्त या वामावर्त) में से प्रत्येक के लिए कम से कम एक सेंसर होता है।

रैखिक त्वरक वाहन के नॉन-ग्रैविटेशनल त्वरण को मापते हैं। चूंकि यह तीन अक्ष (ऊपर और नीचे, बाएं और दाएं, आगे और पीछे) में चल सकता है, इसलिए प्रत्येक अक्ष के लिए एक रैखिक त्वरक है।

एक कंप्यूटर लगातार वाहन की वर्तमान स्थिति की गणना करता है। सबसे पहले, स्वतंत्रता की छह डिग्री (इंजीनियरिंग) (x,y,z और θx, θy और θz), यह वर्तमान वेग की गणना करने के लिए गुरुत्वाकर्षण के अनुमान के साथ समय के साथ संवेदी त्वरण को एकीकृत करता है। फिर यह वर्तमान स्थिति की गणना करने के लिए वेग को एकीकृत करता है।

कंप्यूटर के बिना जड़त्वीय मार्गदर्शन मुश्किल है। मिंटमैन मिसाइल और प्रोजेक्ट अपोलो में जड़त्वीय मार्गदर्शन का उपयोग करने की इच्छा ने कंप्यूटरों को छोटा करने के प्रारंभिक प्रयासों को प्रेरित किया है।

जड़त्वीय मार्गदर्शन प्रणाली अब सामान्यतः एक डिजिटल फ़िल्टरिंग प्रणाली के माध्यम से उपग्रह नेविगेशन प्रणाली  के साथ जोड़ दी जाती है। जड़त्वीय प्रणाली अल्पकालिक डेटा प्रदान करती है, जबकि उपग्रह प्रणाली जड़त्वीय प्रणाली की संचित त्रुटियों को ठीक करती है।

एक जड़त्वीय मार्गदर्शन प्रणाली जो सतह के पास काम करेगी। पृथ्वी के सभी हिस्सों में स्कॉलर ट्यूनिंग  को सम्मिलित किया जाना चाहिए ताकि उसका प्लेटफ़ॉर्म पृथ्वी के केंद्र की ओर संकेत करता रहे क्योंकि एक वाहन स्थान से स्थान तक चलता है।

गिंबल किए हुए जाइरोस्टेबलाइज्ड प्लेटफॉर्म
कुछ प्रणालियाँ लीनियर एक्सीलेरोमीटर को गिंबल किए गए जाइरोस्टेबलाइज्ड प्लेटफॉर्म पर रखती हैं। गिंबल्स तीन रिंगों का एक सेट है, जिनमें से प्रत्येक में प्रारंभ में समकोण पर बीयरिंग की एक जोड़ी होती है। वे प्लेटफ़ॉर्म को किसी भी घूर्णी अक्ष के बारे में मोड़ने देते हैं (या, बल्कि, वे प्लेटफ़ॉर्म को समान अभिविन्यास रखने देते हैं जबकि वाहन इसके चारों ओर घूमता है)। प्लेटफ़ॉर्म पर दो जाइरोस्कोप (सामान्यतः) होते हैं।

अग्रगमन को रद्द करने के लिए दो जाइरोस्कोप का उपयोग किया जाता है, जाइरोस्कोप की प्रवृत्ति एक इनपुट टॉर्क के सही कोण पर मोड़ करने के लिए है। जाइरोस्कोप (समान घूर्णी जड़ता और विपरीत दिशाओं में समान गति से घूमते हुए) की एक जोड़ी को समकोण पर चढ़ाने से पूर्वता रद्द हो जाती है और प्लेटफ़ॉर्म घुमा का विरोध करेगा।

यह प्रणाली एक वाहन के रोल, पिच और यव कोणों को गिंबल्स के बीयरिंगों पर सीधे मापने की अनुमति देती है। रैखिक त्वरणों को जोड़ने के लिए अपेक्षाकृत सरल इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि रैखिक त्वरणमापी की दिशाएं नहीं बदलती हैं।

इस योजना का बड़ा नुकसान यह है कि इसमें कई महंगे सटीक यांत्रिक पुर्जों का उपयोग किया जाता है। इसमें चलने वाले हिस्से भी हैं जो घिस सकते हैं या जाम हो सकते हैं और गिंबल लॉक के लिए कमजोर हैं। अपोलो अंतरिक्ष यान के अपोलो पीजीएनसीएस ने अपोलो गाइडेंस कंप्यूटर को डेटा फीड करने के लिए एक तीन-अक्ष जीरोस्टेबलाइज्ड प्लेटफॉर्म का इस्तेमाल किया था। जिम्बल ताला से बचने के लिए युद्धाभ्यास की सावधानीपूर्वक योजना बनाई जानी थी।

द्रव-निलंबित जाइरोस्टेबलाइज्ड प्लेटफॉर्म
जिम्बल लॉक गति को नियंत्रित करता है और गिंबल्स के स्लिप रिंग और बियरिंग को खत्म करना फायदेमंद होगा। इसलिए, कुछ प्रणाली जीरोस्टेबलाइज्ड प्लेटफॉर्म को माउंट करने के लिए द्रव बियरिंग या फ्लोटेशन चैंबर का उपयोग करते हैं। इन प्रणालियों में बहुत अधिक सटीकता हो सकती है (उदाहरण के लिए, उन्नत जड़त्वीय संदर्भ क्षेत्र )। सभी जाइरोस्टेबलाइज्ड प्लेटफार्मों की तरह, यह प्रणाली अपेक्षाकृत धीमी, कम-शक्ति वाले कंप्यूटरों के साथ अच्छी तरह से चलती है।

द्रव बीयरिंग छेद वाले पैड होते हैं जिसके माध्यम से अक्रिय गैस (जैसे हीलियम) या तेल मंच के गोलाकार खोल के खिलाफ दबाते हैं। द्रव बीयरिंग बहुत फिसलन हैं और गोलाकार मंच स्वतंत्र रूप से घूम सकता है। सामान्यतः चार असर वाले पैड होते हैं, जो प्लेटफॉर्म को सहारा देने के लिए टेट्राहेड्रल व्यवस्था में लगे होते हैं।

प्रीमियम प्रणाली में, कोणीय सेंसर सामान्यतः एक लचीले मुद्रित सर्किट बोर्ड  पर एक पट्टी में बने विशेष  रैखिक चर अंतर ट्रांसफार्मर कॉइल होते हैं। जाइरोस्टेबलाइज्ड प्लेटफॉर्म के गोलाकार खोल के चारों ओर बड़े घेरे पर कई कॉइल स्ट्रिप्स लगाए गए हैं। प्लेटफ़ॉर्म के बाहर के इलेक्ट्रॉनिक्स गोलाकार प्लेटफ़ॉर्म के चारों ओर लिपटे ट्रांसफार्मर द्वारा उत्पादित अलग-अलग चुंबकीय क्षेत्रों को पढ़ने के लिए समान पट्टी के आकार के ट्रांसफार्मर का उपयोग करते हैं। जब भी कोई चुंबकीय क्षेत्र आकार बदलता है, या चलता है, तो यह बाहरी ट्रांसफॉर्मर स्ट्रिप्स पर कॉइल्स के तारों को काट देगा। काटने से बाहरी पट्टी के आकार के कॉइल में विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है और इलेक्ट्रॉनिक्स उस धारा को कोणों को प्राप्त करने के लिए माप सकते हैं।

सस्ती प्रणाली कभी-कभी बार कोड का उपयोग ओरिएंटेशन को समझने के लिए करते हैं और प्लेटफॉर्म को पावर देने के लिए सौर सेल  या सिंगल ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करते हैं। कुछ छोटी मिसाइलों ने मंच को एक खिड़की या ऑप्टिक फाइबर से मोटर तक प्रकाश के साथ संचालित किया है। एक शोध का विषय प्लेटफॉर्म को निकास गैसों के दबाव से निलंबित करना है। डेटा को ट्रांसफार्मर के माध्यम से बाहरी दुनिया में वापस किया जाता है, या कभी-कभी बाहरी फोटोडायोड के साथ संचार किया जाता है।

स्ट्रैपडाउन प्रणाली
लाइटवेट डिजिटल कम्प्यूटर प्रणाली को गिंबल्स को खत्म करने की अनुमति देते हैं, स्ट्रैपडाउन प्रणाली बनाते हैं, इसलिए कहा जाता है क्योंकि उनके सेंसर केवल वाहन से बंधे होते हैं। यह लागत को कम करता है, जिम्बल लॉक को समाप्त करता है, कुछ अंशांकन की आवश्यकता को दूर करता है और कुछ चलती भागों को समाप्त करके विश्वसनीयता बढ़ाता है। कोणीय दर संवेदक जिन्हें रेट गायरोस कहा जाता है, वाहन के कोणीय वेग को मापते हैं।

एक स्ट्रैपडाउन प्रणाली को कई सौ गुना गतिशील मापन रेंज की आवश्यकता होती है जो एक गैम्बल्ड प्रणाली द्वारा आवश्यक होता है। यानी, इसे पिच, रोल और यव में वाहन के दृष्टिकोण में बदलाव के साथ-साथ सकल आंदोलन को एकीकृत करना चाहिए। गैम्बल्ड प्रणाली सामान्यतः 50-60 एचजेड की अद्यतन दरों के साथ अच्छा कर सकते हैं। यद्यपि, स्ट्रैपडाउन प्रणाली सामान्य रूप से 2000 हर्ट्ज के बारे में अपडेट करते हैं। उच्च दर की आवश्यकता है नेविगेशन प्रणाली को कोणीय दर को सही दृष्टिकोण में एकीकृत करने के लिए है।

डेटा अपडेट करने वाले एल्गोरिदम (दिशा कोसाइन या चतुर्भुज) सम्मिलित हैं जो डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स को छोड़कर सटीक रूप से निष्पादित किए जाने के लिए बहुत जटिल हैं। यद्यपि, डिजिटल कंप्यूटर अब इतने सस्ते और तेज़ हैं कि दर जाइरो प्रणाली अब व्यावहारिक रूप से उपयोग किए जा सकते हैं और बड़े पैमाने पर उत्पादित किए जा सकते हैं। अपोलो लुनार मॉड्युल ने अपने बैकअप अपोलो एबॉर्ट गाइडेंस प्रणाली (एजीएस) में एक स्ट्रैपडाउन प्रणाली का इस्तेमाल किया हैं।

स्ट्रैपडाउन प्रणाली आजकल सामान्यतः वाणिज्यिक और सैन्य अनुप्रयोगों (विमान, जहाजों, दूर से संचालित पानी के नीचे के वाहनों, मिसाइलो, आदि) में उपयोग किए जाते हैं। अत्याधुनिक स्ट्रैपडाउन प्रणालियाँ रिंग लेजर जाइरोस्कोप, फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप या गोलार्ध गुंजयमान यंत्र जाइरोस्कोप पर आधारित हैं। वे डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स और उन्नत डिजिटल फ़िल्टरिंग तकनीकों जैसे कलमन फ़िल्टर का उपयोग कर रहे हैं।

गति आधारित संरेखण
जाइरोस्कोप प्रणाली का ओरिएंटेशन कभी-कभी इसके स्थिति इतिहास (जैसे, जीपीएस) से भी अनुमान लगाया जा सकता है। यह, विशेष रूप से, विमानों और कारों के मामले में है, जहां वेग सदिश सामान्यतः वाहन के शरीर के उन्मुखीकरण को दर्शाता है।

उदाहरण के लिए, हनीवेल का अलाइन इन मोशन एक इनिशियलाइज़ेशन प्रक्रिया है जहाँ इनिशियलाइज़ेशन तब होता है जब विमान हवा में या ज़मीन पर चल रहा होता है। यह जीपीएस और एक जड़त्वीय तर्कशीलता परीक्षण का उपयोग करके पूरा किया जाता है, जिससे वाणिज्यिक डेटा अखंडता आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है। इस प्रक्रिया को 18 घंटे तक नागरिक उड़ान समय के लिए स्थिर संरेखण प्रक्रियाओं के बराबर शुद्ध आईएनएस प्रदर्शन को पुनर्प्राप्त करने के लिए एफएए प्रमाणित किया गया है। यह विमान पर जियरोस्कोप बैटरी की आवश्यकता से बचाता है।

वाइब्रेटिंग जाइरोस
ऑटोमोबाइल में उपयोग के लिए कम खर्चीली नेविगेशन प्रणाली, हेडिंग में परिवर्तन का पता लगाने के लिए एक कंपन संरचना जाइरोस्कोप का उपयोग कर सकती है और वाहन के ट्रैक के साथ तय की गई दूरी को मापने के लिए ओडोमीटर पिकअप का उपयोग कर सकती है। इस प्रकार की प्रणाली एक उच्च-अंत आईएनएस की तुलना में बहुत कम सटीक है, लेकिन यह सामान्य ऑटोमोबाइल अनुप्रयोग के लिए पर्याप्त है जहां जीपीएस प्राथमिक नेविगेशन प्रणाली है और अंतिम गणना केवल जीपीएस कवरेज में अंतर को भरने के लिए आवश्यक है जब इमारतें या भू-भाग उपग्रह के संकेतों को अवरुद्ध करते हैं।

अर्धगोल गुंजयमान यंत्र जाइरोस (वाइन ग्लास या मशरूम जाइरोस)
यदि एक गोलार्ध अनुनाद संरचना में एक स्थायी तरंग को प्रेरित किया जाता है और फिर गुंजयमान संरचना को घुमाया जाता है, तो गोलाकार हार्मोनिक स्थायी तरंग कोरिओलिस बल के कारण क्वार्ट्ज गुंजयमान संरचना से भिन्न कोण से घूमती है। स्टैंडिंग वेव पैटर्न के संबंध में बाहरी मामले की गति कुल रोटेशन कोण के समानुपाती होती है और इसे उपयुक्त इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा महसूस किया जा सकता है। इसके उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के कारण प्रणाली गुंजयमान यंत्र फ्यूज्ड क्वार्ट्ज से तैयार किए जाते हैं। इलेक्ट्रोड जो ड्राइव करते हैं और स्थायी तरंगों को महसूस करते हैं, वे सीधे अलग-अलग क्वार्ट्ज संरचनाओं पर जमा होते हैं जो गुंजयमान यंत्र को घेरते हैं। ये जाइरोस पूरे कोण मोड में काम कर सकते हैं (जो उन्हें लगभग असीमित दर क्षमता देता है) या एक बल पुन:संतुलन मोड जो जाइरो आवास के संबंध में एक निश्चित अभिविन्यास में स्थायी तरंग रखता है (जो उन्हें बेहतर सटीकता देता है)।

इस प्रणाली में लगभग कोई हिलता हुआ भाग नहीं है और यह बहुत सटीक है। यद्यपि यह सटीक जमीन और पॉलिश खोखले क्वार्ट्ज गोलार्द्धों की लागत के कारण अभी भी अपेक्षाकृत महंगा है। नॉर्थ्रॉप ग्रुम्मन वर्तमान में एचआरजी का उपयोग करने वाले अंतरिक्ष यान के लिए आईएमयू (जड़त्वीय माप इकाइयां) बनाती है। इन आईएमयू ने 1996 में अपने प्रारंभिक उपयोग के बाद से अत्यधिक उच्च विश्वसनीयता का प्रदर्शन किया है। सफ्रान अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए समर्पित अर्धगोल गुंजयमान यंत्र जाइरोस्कोप आधारित जड़त्वीय प्रणालियों की बड़ी संख्या का निर्माण करता है।

क्वार्ट्ज दर सेंसर
इन उत्पादों में ट्यूनिंग फोर्क जीरोस सम्मिलित हैं। यहां, जाइरो को इलेक्ट्रॉनिक रूप से संचालित ट्यूनिंग फोर्क के रूप में डिज़ाइन किया गया है, जिसे अधिकांशतः क्वार्ट्ज या सिलिकॉन के एक टुकड़े से बनाया जाता है। इस तरह के जाइरोस गतिशील सिद्धांत के अनुसार काम करते हैं कि जब एक अनुवाद निकाय पर कोण दर लागू होती है, तो कोरिओलिस प्रभाव उत्पन्न होता है।

यह प्रणाली सामान्यतः एक सिलिकॉन चिप पर एकीकृत होती है। इसमें दो द्रव्यमान-संतुलित क्वार्ट्ज ट्यूनिंग कांटे हैं, हैंडल-टू-हैंडल व्यवस्थित हैं ताकि बल रद्द हो जाएं। एल्युमिनियम इलेक्ट्रोड कांटे पर वाष्पित हो गए और अंतर्निहित चिप दोनों ड्राइव और गति को महसूस करते हैं। प्रणाली विनिर्माण योग्य और सस्ती दोनों है। चूंकि क्वार्ट्ज आयामी रूप से स्थिर है, प्रणाली सटीक हो सकता है।

जैसे ही कांटे हत्थे की धुरी के चारों ओर मुड़ते हैं, टाइन का कंपन गति के उसी तल में जारी रहता है। टाइन के नीचे इलेक्ट्रोड से इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा इस गति का विरोध किया जाना है। एक फोर्क के दो टाइन के बीच समाई में अंतर को मापकर, प्रणाली कोणीय गति की दर निर्धारित कर सकता है।

वर्तमान अत्‍याधुनिक गैर-सैन्य प्रौद्योगिकी ( 2005 के अनुसार) छोटे ठोस अवस्था सेंसरों का निर्माण कर सकती है जो मानव शरीर की गतिविधियों को माप सकते हैं। इन उपकरणों का कोई गतिशील भाग नहीं है और इनका वजन लगभग 50 ग्राम (2 औंस) है।

एक ही भौतिक सिद्धांतों का उपयोग करने वाले ठोस-अवस्था उपकरणों का उपयोग छोटे कैमरों या कैमकोर्डर में छवि स्थिरीकरण के लिए किया जाता है। ये बहुत छोटे हो सकते हैं, लगभग 5 मिलीमीटर (0.20 इंच) और माइक्रोइलेक्ट्रोमेकैनिकल सिस्टम (एमईएमएस) प्रौद्योगिकियों के साथ निर्मित हैं।

एमएचडी सेंसर
कोणीय वेगों को मापने के लिए चुंबकीय हाइड्रोडायनामिक पर आधारित सेंसर का उपयोग किया जा सकता है।

एमईएमएस जाइरोस्कोप


एमईएमएस जाइरोस्कोप सामान्यतः कोणीय वेग को मापने के लिए कोरिओलिस प्रभाव पर निर्भर करते हैं। इसमें सिलिकॉन में लगा हुआ एक रेज़ोनेटिंग प्रूफ द्रव्यमान होता है। जाइरोस्कोप एक एक्सेलेरोमीटर के विपरीत एक सक्रिय सेंसर है। कंघी चलाकर प्रूफ मास को आगे-पीछे धकेला जाता है। जाइरोस्कोप का घूर्णन एक कोरिओलिस बल उत्पन्न करता है जो द्रव्यमान पर कार्य करता है जिसके परिणामस्वरूप एक अलग दिशा में गति होती है। इस दिशा में गति को इलेक्ट्रोड द्वारा मापा जाता है और मोड़ की दर का प्रतिनिधित्व करता है।

रिंग लेजर जायरोस (आरएलजी)


एक रिंग लेजर जाइरो तापमान-स्थिर सर्विक्‍स ग्लास के त्रिकोणीय ब्लॉक की परिधि के चारों ओर संकीर्ण सुरंगों के माध्यम से विपरीत दिशाओं में दो बीमों में लेजर प्रकाश की एक किरण को विभाजित करता है, जिसमें प्रत्येक कोने में प्रतिबिंबित दर्पण होते हैं। जब जाइरो कुछ कोणीय दर से घूम रहा होता है, तो प्रत्येक बीम द्वारा तय की गई दूरी अलग-अलग होगी - छोटा रास्ता रोटेशन के विपरीत होता है। दो बीमों के बीच चरण बदलाव को एक इंटरफेरोमीटर द्वारा मापा जा सकता है और रोटेशन की दर (सग्नाक प्रभाव) के समानुपाती होता है।

अभ्यास में, कम रोटेशन दरों पर बैकस्कैटरिंग के परिणामस्वरूप आउटपुट फ्रीक्वेंसी शून्य तक गिर सकती है, जिससे बीम एक साथ सिंक्रोनाइज़ और लॉक हो जाते हैं। इसे लॉक-इन या लेजर-लॉक के रूप में जाना जाता है। परिणाम यह है कि हस्तक्षेप पैटर्न में कोई परिवर्तन नहीं है और इसलिए कोई माप परिवर्तन नहीं होता है।

काउंटर-रोटेटिंग लाइट बीम को अनलॉक करने के लिए, लेजर गायरोस में या तो दो दिशाओं (सामान्यतः फाइबर ऑप्टिक जीरोस में) के लिए स्वतंत्र प्रकाश पथ होते हैं, या लेजर जीरो एक पीजो-इलेक्ट्रिक डाइथर मोटर पर लगाया जाता है जो प्रकाश तरंगों को हटाने के लिए लॉक-इन क्षेत्र के माध्यम से लेजर रिंग को तेजी से कंपन करता है।

शेकर सबसे सटीक है, क्योंकि दोनों प्रकाश बीम एक ही मार्ग का उपयोग करते हैं। इस प्रकार लेज़र गीरोज गतिशील भागों को बनाए रखते हैं, लेकिन वे अभी तक नहीं चलते हैं।

फाइबर ऑप्टिक गायरोस (एफओजी)
ऑप्टिकल जाइरोस्कोप पर एक और आधुनिक बदलाव, फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप, फाइबर ऑप्टिक फिलामेंट के लंबे स्पूल (कई किलोमीटर) में एक बाहरी लेजर और विपरीत दिशाओं में जाने वाले दो बीम (काउंटर-प्रॉपेगेटिंग) का उपयोग करता है, दो बीमों की तुलना में चरण अंतर के साथ फाइबर के स्पूल के माध्यम से उनकी यात्रा के बाद हैं।

मूल तंत्र, मोनोक्रोमैटिक लेजर प्रकाश विपरीत पथों और सग्नैक प्रभाव में यात्रा करता है, एक एफओजी और आरएलजी में समान है, लेकिन एफओजी में पहले के लेजर गायरोस की तुलना में इंजीनियरिंग विवरण काफी भिन्न हैं।

फाइबर-ऑप्टिक कॉइल की सटीक वाइंडिंग की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि प्रकाश द्वारा विपरीत दिशाओं में लिए गए पथ यथासंभव समान हैं। एफओजी को लेजर रिंग जाइरो की तुलना में अधिक जटिल अंशांकन की आवश्यकता होती है, जो एफओजी के विकास और निर्माण को आरएलजी के लिए तकनीकी रूप से अधिक चुनौतीपूर्ण बनाता है। यद्यपि एफओजी कम गति पर लेजर लॉक से ग्रस्त नहीं होते हैं और किसी भी गतिमान हिस्से को सम्मिलित करने की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे समकक्ष आरएलजी पर एफओजी की अधिकतम संभावित सटीकता और जीवनकाल बढ़ जाता है।

पेंडुलर एक्सेलेरोमीटर ( लोलक त्वरामापी )
बेसिक, ओपन-लूप एक्सेलेरोमीटर में एक स्प्रिंग से जुड़ा द्रव्यमान होता है। द्रव्यमान केवल वसंत के अनुरूप चलने के लिए विवश है। त्वरण द्रव्यमान के विक्षेपण का कारण बनता है और ऑफसेट दूरी को मापा जाता है। त्वरण विक्षेपण दूरी, द्रव्यमान और वसंत स्थिरांक के मूल्यों से प्राप्त होता है। दोलन से बचने के लिए प्रणाली को भीगना चाहिए। एक बंद-लूप एक्सेलेरोमीटर विक्षेपण को रद्द करने के लिए फीडबैक लूप का उपयोग करके उच्च प्रदर्शन प्राप्त करता है, इस प्रकार द्रव्यमान को लगभग स्थिर रखता है। जब भी द्रव्यमान विक्षेपित होता है, प्रतिक्रिया पाश गति को रद्द करते हुए, द्रव्यमान पर समान रूप से ऋणात्मक बल लगाने के लिए एक विद्युत कुंडल का कारण बनता है। त्वरण लागू ऋणात्मक बल की मात्रा से प्राप्त होता है। क्योंकि द्रव्यमान मुश्किल से चलता है, वसंत और भिगोना प्रणाली की गैर-रैखिकता के प्रभाव बहुत कम हो जाते हैं। इसके अलावा, यह एक्सेलेरोमीटर संवेदन तत्व की प्राकृतिक आवृत्ति से परे बढ़ी हुई बैंडविड्थ प्रदान करता है।

दोनों प्रकार के एक्सेलेरोमीटर सिलिकॉन चिप्स पर एकीकृत माइक्रो-मशीनरी के रूप में निर्मित किए गए हैं।

टीआईएमयू (समय और जड़त्वीय मापन इकाई) सेंसर
डीएआरपीए का माइक्रोप्रणाली्स टेक्नोलॉजी ऑफिस (MTO) विभाग एक माइक्रो-पीएनटी (स्थिति निर्धारण, नेविगेशन और समय के लिए माइक्रो-टेक्नोलॉजी) कार्यक्रम पर काम कर रहा है ताकि समय और जड़त्वीय मापन इकाई (टीईएमयू) चिप्स डिजाइन किए जा सकें, जो जीपीएस आधारित नेविगेशन के बिना एकल चिप पर पूर्ण स्थिति ट्रैकिंग करते हैं।

माइक्रो-पीएनटी अत्यधिक सटीक मास्टर टाइमिंग क्लॉक जोड़ता है एक आईएमयू (जड़त्वीय मापन इकाई) चिप में एकीकृत, इसे एक समय और जड़त्वीय मापन इकाई चिप बनाता है। एक टीआईएमयू चिप 3-एक्सिस गायरोस्कोप, 3-एक्सिस एक्सीलेरोमीटर और 3-एक्सिस मैग्नेटोमीटर को एक बेहद सटीक मास्टर टाइमिंग क्लॉक के साथ एकीकृत करता है, ताकि यह एक साथ ट्रैक की गई गति को माप सके और सिंक्रोनाइज़्ड घड़ी से समय के साथ जोड़ सकते है।

विधि
एक रूप में, समीकरणों की नेविगेशनल प्रणाली क्रमशः जड़त्वीय और द्रव्यमान के फ्रेम से रैखिक और कोणीय माप प्राप्त करती है और संदर्भ के उत्तर पूर्व डाउन फ्रेम में अंतिम दृष्टिकोण और स्थिति की गणना करती है।



जहां: f विशिष्ट बल है, $$\omega$$ कोणीय दर है, a त्वरण है, R स्थिति है, $$ \dot R $$ और वी वेग हैं, $$\Omega$$ पृथ्वी का कोणीय वेग है, g गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है, $$\Phi, \lambda$$ और h NED स्थान पैरामीटर हैं। इसके अलावा, E, I और B के सुपर/सबस्क्रिप्ट क्रमशः पृथ्वी केंद्रित, जड़त्वीय या द्रव्यमान संदर्भ फ्रेम में चर का प्रतिनिधित्व कर रहे हैं और C संदर्भ फ्रेम का एक परिवर्तन है।

यह भी देखें

 * एडम एयर फ्लाइट 574
 * मनोवृत्ति नियंत्रण
 * मृत गणना
 * फाइबर-ऑप्टिक जाइरोस्कोप
 * वोसखोद अंतरिक्ष यान ग्लोबस आईएमपी नेविगेशन उपकरण
 * मार्गदर्शन प्रणाली
 * अर्धगोल गुंजयमान यंत्र जाइरोस्कोप
 * कलमन फ़िल्टर
 * कोरियन एयर लाइन्स फ्लाइट 007
 * LN-3 जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली
 * एक्सेलेरोमीटर को कॉल करें
 * क्वांटम कम्पास
 * जाइरोस्कोप को एकीकृत करने की दर
 * रिंग लेजर जाइरोस्कोप
 * शुलर ट्यूनिंग
 * अंतरिक्ष यान

बाहरी कड़ियाँ

 * Principle of operation of an accelerometer
 * Overview of inertial आईएनएसtrument types
 * Oxford Technical Solutions Inertial Navigation Guide
 * Listing of open-source Inertial Navigation system
 * Impact of inertial sensor errors on Inertial Navigation System position and attitude errors
 * Introduction to Inertial Navigation Systems in UAV/Drone Applications