捷联惯导姿态更新的四子样旋转矢量优化算法研究

介绍了捷联惯导姿态更新算法中的旋转矢量算法,分析了锥运动环境下数学平台的算法漂移,提出了通过求解矛盾方程组实现四子样旋转矢量算法优化处理的新方法,并对单子样、双子样、三子样、四子样的算法漂移作了对比计算。

捷联惯导姿态更新的双子样二次迭代优化算法研究

推导了捷联惯导姿态更新算法中双子样迭代算法,提出以锥误差最小为优化标准的双子样迭代优化算法,并对双子样、三子样、双子样迭代算法在锥运动条件下的情况做了仿真分析。

一种单子样旋转矢量姿态算法

旋转矢量姿态算法可有效抑制高动态环境下捷联惯导系统(SINS)产生的圆锥误差。当直接应用多子样旋转矢量姿态算法时,会降低系统姿态更新频率;若要保持姿态更新频率,则需要提高采样频率,从而增加了导航计算机的硬件负担,并导致量化误差突出。针对上述不足,提出了一种利用当前及前N个姿态更新周期角增量的单子样旋转矢量姿态算法,并在典型圆锥运动条件下推导了算法补偿项系数。此外,由于陀螺输出经过数字滤波处理后其幅频特性的改变会影响圆锥误差的补偿效果,根据滤波器特性推导了单子样旋转矢量姿态算法的修正算法,以便于在工程中推广应用。该算法在不降低姿态更新频率的同时,可获得较高的解算精度,适于高动态环境应用,实验结果验证了上述算法的正确性和有效性。

高精度捷联惯导姿态更新优化算法研究

介绍了捷联惯导姿态更新算法中的旋转矢量算法。在传统的旋转矢量算法的基础上,提出一种新的航姿算法,并分析了此算法在典型圆锥运动输入下的误差。新航姿算法是利用增加一个角速度拟合参数来估算算法误差,进而优化姿态更新的方法。与传统的旋转矢量算法比较,算法无需计算误差四元素,新算法更为简单明了,为改进旋转矢量算法提供了一种新的思路。

基于非等间距采样输出的旋转矢量姿态算法

基于实际系统中陀螺的输出为非等间隔的角增量信号,重点研究了采样时刻的变化对捷联姿态算法的影响,并推导出旋转矢量三子样算法和二子样算法的通用表达式及其误差方程。传统的Miller算法已被证明是本算法的特例。研究发现,算法误差与由采样时刻构成的误差系数阵密切相关,Miller算法中的等间距采样使得该矩阵奇异,而改变采样间距可使其满秩,从而降低算法误差。然而对角增量输出的二子样算法而言,等间隔采样比非等间距采样具有更小的算法漂移。仿真及试验结果证明了本文的观点。

捷联姿态解算五子样等效旋转矢量算法研究

为了抑制高动态环境下捷联惯导姿态解算时的误差,对五子样等效旋转矢量算法进行了推导;并在锥运动环境下进行了仿真验证。通过与四子样算法误差的对比,表明五子样算法可以有效减小动态误差,具有很高的实用价值。

基于优化旋转矢量双子样算法的捷联惯导姿态解算

在捷联惯导系统中,姿态更新算法会对导航精度产生至关重要的影响.旋转矢量法在抑制不可交换性误差及其累积效应方面具有显著的优点.为兼顾姿态解算的实时性与精确性,文中基于旋转矢量双子样算法原理推导其误差补偿项,并进行了圆锥运动环境下的算法优化,以提高算法的动态适应性,从而形成了优化的旋转矢量双子样算法.最后通过与传统四元数法进行对比分析,表明在捷联惯导姿态解算中,采用优化旋转矢量双子样算法不仅可较好满足系统实时性要求,同时还能较明显地提高解算精度.

捷联惯导姿态更新的六子样旋转矢量优化算法研究

本文分析了锥运动环境下捷联惯性导航系统数学平台的算法漂移,提出了通过求解方程组实现六子样旋转矢量算法优化处理的新方法。并对四子样、五子样、六子样的算法漂移作了对比计算。六子样旋转矢量优化算法可以明显地提高圆锥补偿精度。

超音速捷联惯导系统圆锥误差补偿算法研究

针对捷联惯导系统中的圆锥运动及其三子样等效旋转矢量补偿算法进行了详细分析。并在超音速条件下,对三子样优化算法和分别利用前一补偿周期角增量及前两个补偿周期角增量的三子样等效旋转矢量修正算法对圆锥误差的补偿进行了仿真分析。仿真结果显示,利用前两个补偿周期角增量的三子样等效旋转矢量补偿修正算法精度最高,三子样优化算法精度最低。因此,在受器件限制,不能提高采样频率的情况下,通过利用前两个补偿周期角增量的历史信息可显著减小误差,而在导航程序的编写上只是增加了几个乘法和循环运算,工程上较易实现。

基于ARM与Linux的姿态角测量系统的研制

选取旋转矢量算法作为姿态角测量系统的姿态矩阵更新算法.针对三子样算法采样周期长的特点,提出了重复使用采样数据的方案以保证系统的实时性.选取陶瓷静电陀螺仪CG-L53为角速率传感器,设计了以AT89S51为MCU的信号采集板,搭建了以ARM芯片为CPU的计算机平台,完成了系统各模块的软件设计.仿真测试结果表明,系统能较稳定地输出姿态角信息.

锥运动环境下旋转矢量的三子样二次迭代优化算法

文章推导了三子样二次迭代捷联惯导姿态更新算法,提出了以锥误差最小为优化标准的三子样二次迭代优化算法,并对单回路的三子样、四子样,以及双回路的二子样、三子样的算法漂移进行了对比计算,发现三子样二次迭代优化算法优于其余三种算法。

基于前周期优化子样数的姿态算法

针对补偿精度存在极限的问题,对传统圆锥补偿算法的子样数进行优化,利用当前周期和前周期采样值构造圆锥补偿项。当前周期采用单子样、二子样和三子样有效缩短了补偿周期,从而提高了精度极限值,而前周期子样数选取最佳值使补偿精度趋近极限值。仿真结果表明,与传统多子样旋转矢量算法相比,该算法在圆锥补偿精度方面有一定优势。

基于光强信息的室内平面图构建方法研究

为了快速、便捷地构建室内平面图,提出一种基于光强信息的室内平面图构建方法。该方法针对行人航迹推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR)算法中存在的“航向漂移”问题,采用四子样旋转矢量算法进行航向估计,通过轨迹拐点自校准算法矫正航向,融合室内光强信息,获取行人在不同区域的PDR轨迹。最后,基于多条PDR轨迹构建精确的室内平面图。仿真结果表明,构建的室内平面图与实际平面图的相似度达到98%。

空中手写识别的姿态矫正算法研究

空中手写识别是一种新型的手写识别方式,有广泛的应用前景。它的数据来源于加速度传感器、陀螺仪和磁力传感器。其中陀螺仪和磁力传感器的数据是姿态相关的,而加速度传感器用于表达相对运动趋势,是手写信息的主要载体。由于加速度传感器的参考坐标系总是在变化,为了获得理想的空中手写识别率,必须要对原有的加速度进行姿态矫正。本文提出了一种通过磁通量和加速度确定姿态并使用基于角速度的等效旋转矢量三子样算法进行姿态补偿的姿态矫正算法(等效旋转矢量三子样算法)。此算法将加速度归一到同一个标准坐标系下。实验以支持向量机(SVM)作为识别算法,比较不同姿态矫正算法对空中手写识别率的影响。实验结果表明与其它姿态矫正算法相比,使用本文提出的姿态矫正算法得到更高的识别率。