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高考申論題 112年 [航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 航行學

第 一 題

📖 題組:
慣性導航系統(Inertial Navigation System, INS)受到航空導航廣泛應用,試說明:(每小題10分,共20分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

該系統是依據何原理所設計?系統之組成主要包含那些感測裝置?

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看到此題應直覺聯想到牛頓運動定律與推算定位技術(Dead Reckoning)。作答時,先闡明加速度對時間進行雙重積分求取位移的物理與數學邏輯,接著列舉對應的感測器(加速度計量測平移、陀螺儀量測旋轉),並點出導航電腦在整合與座標轉換上的作用。

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【破題】慣性導航系統(INS)是一種不依賴外部參考訊號的自主式推算定位(Dead Reckoning)系統,其核心奠基於古典力學的運動學積分與感測器融合。 【論述】 一、系統設計原理

小題 (二)

該系統具有那些優缺點?此外,常採用何種方式以克服其先天存在之缺點。

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看到慣性導航系統(INS)題型,首先應聯想其「自主推算」與「積分誤差」這兩大物理特性。答題時需結構化對比其短期精確與長期漂移的優缺點,並切入「感測器融合(Sensor Fusion)」與「卡爾曼濾波(Kalman Filter)」作為克服誤差累積的核心系統補償機制。

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【破題】 慣性導航系統(INS)基於牛頓運動定律,利用陀螺儀與加速度計量測載具之角速度與比力,透過積分推算定位。其具備極佳的短期動態性能,但受限於積分原理會產生長期漂移誤差,實務上多仰賴感測器融合技術予以克服。 【論述】

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