一种求解姿态不可交换误差补偿系数的通用方法

针对捷联惯导姿态更新算法中的不可交换误差补偿系数求解问题,论文在多项式角运动条件下建立了角速度多项式、角增量多项式与多子样角增量采样之间的线性关系,根据等效旋转矢量微分方程中不可交换误差多项式的向量叉乘特点,将叉乘转化为多项式系数的卷积运算,推导给出了计算任意子样数不可交换误差补偿系数的数值方法,新方法易于软件编程实现。最后,通过仿真计算给出了2~6子样误差补偿系数,其中2~4子样结果与已有文献完全相同,而5、6子样为首次给出。

激光捷联惯性导航中不可交换性误差补偿算法研究

针对激光捷联惯性导航系统姿态和速度算法中所引入的不可交换性误差进行了原理上的分析 ,重点分析了速度计算过程中不可交换性误差产生的原因 .从工程化应用观点出发 ,提出利用等效转动矢量的单子样算法消除不可交换性误差 ,并且推导出了相应的姿态和速度的误差补偿算法 .实际跑车实验结果表明 ,误差补偿后的系统定位误差下降为原来的二分之一 ,表明激光捷联惯性导航系统误差补偿算法的设计思路是可行的 。

一种无误差的捷联惯导数值更新新算法

针对捷联惯导系统中传统等效旋转矢量多子样算法存在原理性误差的问题,根据捷联惯导姿态阵、速度和位置微分方程,直接采用泰勒级数展开法推导并给出了一种新的数值更新算法,新算法在陀螺输出角速度和加速度计输出比力均为时间多项式条件下不存在任何误差,隐含了对姿态和速度不可交换误差的精确补偿。最后,通过仿真验证了新算法在大机动环境下的高精度性能。

基于间隔子样旋转矢量的SINS圆锥误差补偿

针对激光陀螺捷联惯导系统的圆锥误差补偿问题,研究了区别于传统多子样算法的姿态解算方法,并提出一种基于间隔子样的等效旋转矢量捷联惯导系统(SINS)圆锥误差补偿方法。该方法通过陀螺仪输出数据中临近姿态解算周期角增量的相关性分析,选取最接近于无限小转动区间的数据,进而优化等效旋转矢量的修正。激光陀螺仪实测数据姿态解算结果表明,相比于一般多子样算法,新方法在补偿精度及算法收敛性等方面均有一定优势。

捷联惯导姿态算法中的圆锥误差与量化误差

对捷联惯导系统的误差源进行了研究,利用几何方法分析了不可交换性误差和量化误差的形成机理,以及它们的相互影响。针对工程应用中激光陀螺输出脉冲采样量化条件,就多子样算法进行了讨论,并设计了基于MATLAB/Simulink的仿真。研究结果表明,当考虑量化误差的影响时,选取适当的量化因子,三子样等效旋转矢量算法比其它算法具有更好的综合性能。

旋转惯导系统中的圆锥误差分析及其补偿

圆锥误差是由转动不可交换性误差引起的,存在于惯导系统导航解算的一种误差形式。由于基于旋转调制方式的惯导系统运动模式与传统捷联惯导系统不同,因此圆锥误差的表现形式也会发生相应变化。首先建立了旋转调制惯导系统的圆锥运动模型,对其不可交换性误差进行了推导。在此基础上分析了基于等效旋转矢量的多子样算法在旋转惯导系统圆锥误差补偿中的应用效果以及旋转方案对圆锥误差补偿的影响,最终通过仿真对理论分析进行了验证。仿真结果表明,圆锥误差对于旋转惯导系统的影响要大于传统惯导系统,但可以通过改变旋转方式来对圆锥误差进行抑制。

一种新的圆锥误差优化补偿算法

为了解决捷联惯导系统中存在的不可交换误差的问题,本文提出了一种改进的圆锥误差优化算法来提高解算精度。该算法对重叠式圆锥误差优化算法进行了进一步优化。首先对经典圆锥运动建立误差准则,其次推导出优化的补偿算法的公式,给出了优化补偿系数,最后,在某一圆锥运动环境下对改进的算法进行仿真。结果表明,改进的算法得到的姿态解算精度与传统算法和重叠式算法相比,都得到了一定的提高,并且与二子样和三子样相比,四子样的解算精度效果最好。

基于旋转四元数的姿态解算算法

为解决传统姿态解算算法无法有效抑制不可交换误差的问题,利用旋转矢量推导出了大运载体小角度运动时的旋转四元数微分方程,并对该算法和加性误差四元数算法的姿态解算效果进行了比较实验。结果证明,在低动态过程中,旋转四元数算法不仅可以有效抑制不可交换误差,而且在大失准角环境下也能够有效工作,更具有算法计算量小、易实现和精度较高等优点。

船用捷联惯导系统的姿态算法研究

本文研究了在船舶摇摆运动下的捷联惯导系统姿态算法问题，对于不同的采样周期，姿态误差不同的情况，得出了船用捷联系统应该采用等效转动矢量法消除不可交换性误差，以提高姿态精度的结论，仿真结果表明在不减小采样周期的前提下，等效转动矢量法能大大提高姿态精度。

基于有序转动的捷联姿态算法

为了研究采用陀螺的原始角增量进行三次单轴旋转的这种姿态更新方式的性能,首先分析了单轴旋转的坐标变换公式,然后根据不同的转动顺序给出了对应的姿态更新算法,同传统的姿态算法相比,该算法结构简单、计算量小,最后通过车载捷联惯导系统进行了算法的性能验证跑车试验,将惯导的输出数据采用二子样旋转矢量法以及本文构造的不同转动顺序的姿态更新方法进行离线处理,将不同姿态算法得到的位置数据与车载GPS输出的位置数据相比较,试验结果表明采用这种陀螺原始数据构建的基于有序转动的姿态算法在不同的转动顺序下,性能表现各异。在选取恰当的转动顺序的条件下,相对于二子样旋转矢量法而言,系统的位置精度可以提高1倍左右。

基于大动态环境下的高阶迭代姿态优化算法

针对MEMS惯性导航系统大动态坏境下不可交换误差问题,提出了一种改进的高阶迭代姿态优化算法。为解决大动态环境下不可交换误差对整个惯性导航系统带来的影响,推导了传统等效旋转矢量算法,针对此算法仅依靠提高子样数来提高解算精度,忽略了高阶项在大动态环境下会产生较大误差的问题。设计了快慢回路的方法,分别求得不同阶次的旋转矢量解,再通过周期性迭代算法得到快慢回路的迭代解。最后通过大动态环境仿真实验以及高精度三轴转台摇摆动态实验,验证了高阶迭代算法的性能优势。实验结果表明,大动态环境下,相较于传统算法,改进的高阶迭代姿态优化算法精度提高了两个数量级。