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捷联惯导姿态算法若干问题的研究 被引量:11
1
作者 张士邈 刘放 秦永元 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2002年第2期1-6,共6页
研究了捷联系统姿态更新的等效旋动矢量算法,并以锥运动为条件,对等效旋动矢量算法进行了优化。此外还对四元数、旋动矢量及其优化算法进行了仿真比较,仿真结果表明:等效转动矢量算法的精度明显优于四元数算法,且等效转动矢量的采样频... 研究了捷联系统姿态更新的等效旋动矢量算法,并以锥运动为条件,对等效旋动矢量算法进行了优化。此外还对四元数、旋动矢量及其优化算法进行了仿真比较,仿真结果表明:等效转动矢量算法的精度明显优于四元数算法,且等效转动矢量的采样频率越高,姿态更新算法的精度就越高。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 锥运动 四元数 等效旋动矢量 仿真比较 采样频率 姿态更新算法
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捷联惯导系统圆锥补偿算法优化设计 被引量:17
2
作者 王养柱 崔中兴 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2000年第1期7-10,共4页
高速、高精度的圆锥偿补算法是提高捷联惯性导航系统 ( SINS)性能的重要环节。本文对Chan Gook Park等提出的新圆锥补偿研究方法进行了进一步的研究。文中给出了经典圆锥运动的角速度模型 ,推导出了经典圆锥运动的角增量公式、角增量叉... 高速、高精度的圆锥偿补算法是提高捷联惯性导航系统 ( SINS)性能的重要环节。本文对Chan Gook Park等提出的新圆锥补偿研究方法进行了进一步的研究。文中给出了经典圆锥运动的角速度模型 ,推导出了经典圆锥运动的角增量公式、角增量叉乘公式、圆锥补偿系数方程和误差公式 。 展开更多
关键词 捷联惯性导航系统 圆锥补偿 旋转矢量
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一种高精度角速率圆锥补偿算法 被引量:14
3
作者 魏晓虹 张春熹 朱奎宝 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1312-1316,共5页
以角速率信号作为算法输入时,采用以往常用的圆锥补偿算法,算法误差明显增大.鉴于光纤陀螺角速率信号可以直接获取,提出了一种以角速率信号作为圆锥补偿算法输入的新补偿算法.在姿态更新周期内,以光纤陀螺角速率信号作为输入,求得陀螺... 以角速率信号作为算法输入时,采用以往常用的圆锥补偿算法,算法误差明显增大.鉴于光纤陀螺角速率信号可以直接获取,提出了一种以角速率信号作为圆锥补偿算法输入的新补偿算法.在姿态更新周期内,以光纤陀螺角速率信号作为输入,求得陀螺角速率输出的表达式,结合旋转矢量微分方程,推导出新圆锥补偿算法表达式,然后以算法漂移误差最小对新算法进行优化.采用规则进动、典型的圆锥运动以及有噪声干扰的圆锥运动作为测试输入,通过与传统算法的对比,新算法计算量低、计算简单方便,算法精度高.新算法的提出为高动态环境下光纤陀螺捷联系统的姿态误差补偿提供了一个新的思路. 展开更多
关键词 算法 圆锥误差 误差补偿 旋转矢量 捷联惯性导航系统
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AN IMPROVED ROTATION VECTOR ATTITUDE ALGORITHM FOR LASER STRAP-DOWN INERTIAL NAVIGATION SYSTEM 被引量:6
4
作者 林雪原 刘建业 刘红 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2003年第1期47-52,共6页
The laser gyro is most su it able for building the strap down inertial navigation system (SINS), and its acc uracy of attitude algorithm can enormously affect that of the laser SINS. This p aper develops three improv... The laser gyro is most su it able for building the strap down inertial navigation system (SINS), and its acc uracy of attitude algorithm can enormously affect that of the laser SINS. This p aper develops three improved algorithmal expressions for strap down attitude ut ilizing the angular increment output by the laser gyro from the last two and cur rent updating periods according to the number of gyro samples, and analyses the algorithm error in the classical coning motion. Compared with the conventional algorithms, simulational results show that this improved algorithm has higher precision. A new way to improve the rotation vector algorithms is provided. 展开更多
关键词 laser gyro strap down attitude algo rithm coning motion rotation vector error analysis QUATERNION
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圆锥运动及其影响的3种描述方法 被引量:6
5
作者 余杨 张洪钺 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期956-960,共5页
从旋转矢量方法、欧拉角方法及刚体有限转动方法出发对圆锥运动及其影响进行了阐述,得到了各方法下的等效陀螺漂移公式以及三者之间的关系;并对圆锥补偿算法在每种方法下的补偿效果进行了研究.结果表明:刚体有限转动方法与旋转矢量方法... 从旋转矢量方法、欧拉角方法及刚体有限转动方法出发对圆锥运动及其影响进行了阐述,得到了各方法下的等效陀螺漂移公式以及三者之间的关系;并对圆锥补偿算法在每种方法下的补偿效果进行了研究.结果表明:刚体有限转动方法与旋转矢量方法是完全等价的,欧拉角方法仅在小角度振动情况下与它们等价;圆锥补偿算法在旋转矢量方法和欧拉角方法下均有效,并在振动角较小时补偿效果一致.旋转矢量方法和刚体有限转动方法重点在于圆锥补偿算法的开发,而欧拉角方法重点则在于指导圆锥运动转台实验设计以验证圆锥补偿算法. 展开更多
关键词 圆锥运动 等效陀螺漂移 旋转矢量 欧拉角 有限转动
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角速率输入下捷联航姿算法研究 被引量:1
6
作者 黎娜 刘卫东 +1 位作者 张浩 朱健 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第4期6-8,共3页
文中针对工程实际中陀螺输出的角速率形式,研究了锥运动条件下捷联惯导系统姿态计算中旋转矢量双子样、三子样法和四元数法,并提出了一种改进双子样法,对各算法的漂移误差进行了仿真分析。仿真结果表明在角速率输入情况下改进双子样法... 文中针对工程实际中陀螺输出的角速率形式,研究了锥运动条件下捷联惯导系统姿态计算中旋转矢量双子样、三子样法和四元数法,并提出了一种改进双子样法,对各算法的漂移误差进行了仿真分析。仿真结果表明在角速率输入情况下改进双子样法的精度优于其他算法,是一种较理想的高精度捷联航姿算法。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 锥运动 四元数 旋转矢量
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耦合扰动下船载成像系统的复合稳像 被引量:3
7
作者 卢晓东 吴天泽 +2 位作者 周军 赵斌 马晓媛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1291-1299,共9页
针对船载精密成像系统在船体晃动时产生的杆臂牵连平动和等效圆锥旋转,提出了一种将惯性量测信息引入电子稳像技术对耦合干扰进行补偿的方法。首先,基于俯仰-偏航式光学稳定平台分析其在视线稳定过程中所产生的等效圆锥旋转,推导了视线... 针对船载精密成像系统在船体晃动时产生的杆臂牵连平动和等效圆锥旋转,提出了一种将惯性量测信息引入电子稳像技术对耦合干扰进行补偿的方法。首先,基于俯仰-偏航式光学稳定平台分析其在视线稳定过程中所产生的等效圆锥旋转,推导了视线旋转角与平台转角之间的数学关系。然后,分析了杆臂牵连平动对像点虚化的影响,并结合圆锥旋转构建了耦合扰动模型;针对耦合扰动模型提出利用惯性测量信息复合电子稳像的方法来实现低特征背景下的高精度稳像。最后,通过半实物仿真验证了该方法在低特征环境中的成像稳定精度和实时性。结果显示:提出的方法能够有效补偿俯仰-偏航式稳定平台转动以及船体晃动时形成的耦合干扰,在低特征环境中具有较高的成像稳定精度和实时性,修正误差为亚像素级。图像稳定后的峰值信噪比平均提高了4dB,基本满足船载光学精密探测系统对实时性、精度、抗干扰能力和稳定性的要求。 展开更多
关键词 高精度成像 船载成像 圆锥旋转 杆臂平动 电子稳像 复合稳像
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角速率输入下圆锥补偿算法的一般形式 被引量:3
8
作者 杨胜 房建成 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期920-924,共5页
传统圆锥补偿算法直接应用于由速率陀螺组成的捷联惯导系统时,算法误差明显增大.为抑制算法误差,提出了一种以角速率为输入信号,任意子样数圆锥补偿算法(包括改进算法)的一般形式,并在典型圆锥运动条件下以算法漂移误差最小为优化准则,... 传统圆锥补偿算法直接应用于由速率陀螺组成的捷联惯导系统时,算法误差明显增大.为抑制算法误差,提出了一种以角速率为输入信号,任意子样数圆锥补偿算法(包括改进算法)的一般形式,并在典型圆锥运动条件下以算法漂移误差最小为优化准则,推导了相应的圆锥补偿系数方程和算法误差表达式.利用给出的公式,求解一个线性方程组即可得到圆锥补偿系数,可方便快捷的设计任意子样数的角速率圆锥补偿算法以及改进算法.仿真结果表明,所设计的改进算法比同子样数常规角速率圆锥补偿算法在精度上有明显提高. 展开更多
关键词 捷联惯性导航系统 圆锥误差 误差补偿 旋转矢量
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滤波角速率输入的圆锥误差补偿 被引量:2
9
作者 曾庆化 刘建业 +1 位作者 祝燕华 赖际舟 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期505-509,共5页
为了提高光纤陀螺捷联惯性导航系统精度,提出了滤波角速率输入的圆锥误差补偿方法.根据滤波前后物理量圆锥效应的不同,分析滤波圆锥误差准则,并依据滤波角速率求取滤波角增量的算法,推导了滤波角速率输入的捷联惯性导航系统圆锥误... 为了提高光纤陀螺捷联惯性导航系统精度,提出了滤波角速率输入的圆锥误差补偿方法.根据滤波前后物理量圆锥效应的不同,分析滤波圆锥误差准则,并依据滤波角速率求取滤波角增量的算法,推导了滤波角速率输入的捷联惯性导航系统圆锥误差补偿中的误差补偿系数和误差主项.结合光纤陀螺特性的对比仿真结果表明,滤波角速率输入圆锥误差补偿算法的精度比传统姿态算法的精度高2—3个数量级.滤波角速率输入圆锥误差补偿算法更贴近工程,对提高角速率陀螺构建的捷联惯性系统精度具有重要的理论和工程意义. 展开更多
关键词 姿态算法 圆锥误差 旋转矢量 误差分析 光纤陀螺
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Non-Exchangeable Error Compensation for Strapdown Inertial Navigation System in High Dynamic Environment 被引量:2
10
作者 Qi Wang Changsong Yang Shao’en Wu 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2020年第8期973-986,共14页
Strapdown non-exchangeable error compensation technology in high dynamic environment is one of the key technologies of strapdown inertial navigation system.Mathematical platform is used in strapdown inertial navigatio... Strapdown non-exchangeable error compensation technology in high dynamic environment is one of the key technologies of strapdown inertial navigation system.Mathematical platform is used in strapdown inertial navigation system instead of physical platform in traditional platform inertial navigation system,which improves reliability and reduces cost and volume of system.The maximum error source of attitude matrix solution is the non-exchangeable error of rotation due to the non-exchangeable of finite rotation of rigid bodies.The rotation non-exchangeable error reaches the maximum in coning motion,although it can be reduced by shortening the correction period and increasing the real-time calculation.The equivalent rotation vector method is used to modify the attitude to reduce the coning error in this paper.Simulation experiments show that the equivalent rotation vector method can effectively suppress the non-exchangeable error and improve the accuracy of attitude calculation. 展开更多
关键词 STRAPDOWN error compensation coning motion equivalent rotation vector simulation experiments
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基于非等间距采样输出的旋转矢量姿态算法 被引量:2
11
作者 葛文涛 林玉荣 +1 位作者 付振宪 邓正隆 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期880-885,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 捷联 姿态算法 圆锥误差 旋转矢量 非等间距采样
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三周期旋转矢量姿态算法研究
12
作者 林雪原 赵丽 黄显亮 《导航与控制》 2005年第3期1-6,20,共7页
姿态更新算法是捷联惯导系统算法的核心,也是影响捷联惯导系统精度的主要因素之一。本文根据陀螺当前迭代周期内以及前2个迭代周期内的角增量输出,提出了一种三周期旋转矢量姿态算法,并根据在当前迭代周期内对陀螺仪采样的次数,推... 姿态更新算法是捷联惯导系统算法的核心,也是影响捷联惯导系统精度的主要因素之一。本文根据陀螺当前迭代周期内以及前2个迭代周期内的角增量输出,提出了一种三周期旋转矢量姿态算法,并根据在当前迭代周期内对陀螺仪采样的次数,推导出了在三周期旋转矢量姿态算法下的单子样、双子样以及三子样公式,并且分析了三种子样公式在典型圆锥运动输入下的漂移误差。 展开更多
关键词 姿态算法 圆锥运动 旋转矢量 误差分析 四元素 迭代周期 算法研究 捷联惯导 系统算法 更新算法
原文传递
捷联惯导系统算法比较研究 被引量:12
13
作者 雷鸣 蔡体菁 李勇建 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2002年第1期20-24,共5页
运用四子样圆锥补偿现代捷联惯导系统姿态算法,针对船舶的摇摆运动在数字信号处理芯片(DSPs)上进行了仿真,并与三子样圆锥补偿算法、三子样等效转动矢量法和单子样毕卡逼近法的仿真结果进行了比较。结果表明:四子样圆锥补偿能更有效地... 运用四子样圆锥补偿现代捷联惯导系统姿态算法,针对船舶的摇摆运动在数字信号处理芯片(DSPs)上进行了仿真,并与三子样圆锥补偿算法、三子样等效转动矢量法和单子样毕卡逼近法的仿真结果进行了比较。结果表明:四子样圆锥补偿能更有效地抑制不可交换误差,提高姿态精度,且整个导航算法在TMS320C6211 EVM仿真器上运行,所花时间为5.3 毫秒。 展开更多
关键词 捷联惯导系统姿态算法 圆锥补偿 等效转动矢量 数字信号处理 仿真
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经典圆锥误差补偿算法中剩余误差估计的局限性研究 被引量:20
14
作者 严恭敏 严卫生 徐德民 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第4期379-385,共7页
在经典圆锥误差补偿系数和剩余误差估计公式推导过程中,特别在半锥角有限小、圆锥运动频率较低和选用多子样算法时,经典的剩余误差估计方法会出现严重偏差。在不能视半锥角为无限小量情况下,文中利用推导方法提出一种新的剩余误差估计... 在经典圆锥误差补偿系数和剩余误差估计公式推导过程中,特别在半锥角有限小、圆锥运动频率较低和选用多子样算法时,经典的剩余误差估计方法会出现严重偏差。在不能视半锥角为无限小量情况下,文中利用推导方法提出一种新的剩余误差估计的参考公式,即圆锥误差补偿极限精度公式。利用仿真方法验证了等效旋转矢量误差的周期项对圆锥常值漂移误差有影响。研究表明,在一定的半锥角和圆锥频率的工程应用环境下,当极限精度发挥作用时,提高圆锥误差补偿精度的唯一途径是缩短补偿周期,而不像经典的结论那样——通过提高子样数几乎能无限提高圆锥误差补偿精度。 展开更多
关键词 圆锥误差补偿 等效旋转矢量 四元数 角增量 捷联惯导系统
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捷联惯导中求解圆锥误差系数的通用算法 被引量:7
15
作者 严恭敏 杨小康 +1 位作者 翁浚 秦永元 《导航定位学报》 CSCD 2017年第3期1-4,23,共5页
在捷联惯导姿态更新算法中,针对传统的由等效旋转矢量微分方程求解多子样优化圆锥误差补偿系数的推导过程比较繁琐的问题,提出了一种新的计算任意子样数优化圆锥误差补偿系数的数值算法。在圆锥角运动条件下,新算法对角速度和角增量三... 在捷联惯导姿态更新算法中,针对传统的由等效旋转矢量微分方程求解多子样优化圆锥误差补偿系数的推导过程比较繁琐的问题,提出了一种新的计算任意子样数优化圆锥误差补偿系数的数值算法。在圆锥角运动条件下,新算法对角速度和角增量三角函数作泰勒级数展开,再根据圆锥误差积分和不同子样角增量叉乘计算过程中的多项式系数向量叉乘特点,将叉乘运算转化为多项式系数的卷积运算,新算法易于软件编程实现。最后,通过仿真计算给出了所有共计21种1~6子样优化圆锥误差补偿系数及相应的算法漂移。 展开更多
关键词 捷联姿态更新算法 优化圆锥误差补偿算法 等效旋转矢量 卷积运算 数值解
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高动态环境下SINS姿态更新的改进等效旋转矢量算法 被引量:4
16
作者 杜继永 张凤鸣 +2 位作者 李建文 黄国荣 代峰 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期85-91,共7页
高动态环境下捷联惯导系统的姿态算法是提高系统精度的关键技术.通过研究SINS高动态姿态更新方法,分析姿态矩阵解算的四元数及等效旋转矢量算法,使等效旋转矢量算法在高动态环境下的应用问题得以完善.为改善等效旋转矢量算法对于高动态... 高动态环境下捷联惯导系统的姿态算法是提高系统精度的关键技术.通过研究SINS高动态姿态更新方法,分析姿态矩阵解算的四元数及等效旋转矢量算法,使等效旋转矢量算法在高动态环境下的应用问题得以完善.为改善等效旋转矢量算法对于高动态飞行环境的适应性,以圆锥运动作为环境条件,对等效旋转矢量算法进行改进,推导改进算法的误差.通过与单子样和三子样等效旋转矢量算法进行仿真对比,验证了改进算法的有效性. 展开更多
关键词 高动态 捷联惯导系统 姿态更新 圆锥误差 等效旋转矢量
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捷联惯导姿态更新的六子样旋转矢量优化算法研究 被引量:4
17
作者 何矞 任凯升 南英 《南昌航空大学学报(自然科学版)》 CAS 2008年第2期35-38,共4页
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。
关键词 捷联惯性导航系统 姿态更新 圆锥补偿算法 旋转矢量 六子样
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基于奇异摄动的捷联惯导伪圆锥误差补偿算法 被引量:4
18
作者 富立 罗珍 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期282-288,共7页
提出了一种新的高精度捷联惯导系统(SINS)姿态更新算法——基于奇异摄动理论的算法。该方法是对伪圆锥误差较大的传统Savage姿态更新算法改进,它运用奇异摄动理论抑制载体真实的角运动频率与宽频带噪声的频率混叠在一起时出现的圆锥... 提出了一种新的高精度捷联惯导系统(SINS)姿态更新算法——基于奇异摄动理论的算法。该方法是对伪圆锥误差较大的传统Savage姿态更新算法改进,它运用奇异摄动理论抑制载体真实的角运动频率与宽频带噪声的频率混叠在一起时出现的圆锥误差放大现象——伪圆锥误差,同时将陀螺输出分为快变部分和慢变部分,利用陀螺敏感的载体角运动与陀螺非理想输出信号的两时间尺度特性补偿伪圆锥误差。该算法通过可调参数以控制任意频段的伪圆锥误差的影响,实现算法精度的提高。仿真结果表明,此新方法与目前高精度的Savage四子样算法相比不仅能够提高姿态更新的精度和速率,而且具有良好的灵活性和较小的计算量。 展开更多
关键词 伪圆锥误差 奇异摄动 姿态更新 两时间尺度特性 旋转矢量
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旋转矢量多迭代捷联姿态解算误差补偿算法 被引量:4
19
作者 王真 高凤岐 +1 位作者 高敏 高伟伟 《中国测试》 CAS 北大核心 2016年第8期113-117,共5页
为克服高动态条件下的捷联姿态解算存在不可交换性误差的问题,达到进一步增强捷联姿态误差抑制效果的目的,基于角速率的输出提出了等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法,推导对应的圆锥补偿算法方程及其表达式。分别在不同圆锥运动频率... 为克服高动态条件下的捷联姿态解算存在不可交换性误差的问题,达到进一步增强捷联姿态误差抑制效果的目的,基于角速率的输出提出了等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法,推导对应的圆锥补偿算法方程及其表达式。分别在不同圆锥运动频率情况下和不同姿态更新频率情况下,展开仿真验证算法的漂移误差和俯仰角误差,以传统的四元数法、三子样算法为对照,分析仿真数据曲线,得出本改进算法在精度和稳定性方面均有较大提高。在单轴速率转台上进行光纤陀螺的实测验证中,通过调整圆锥运动半偏角和频率,测量获取光纤陀螺惯组输出情况,结果表明:该算法在高动态条件下受圆锥半角、圆锥运动频率的影响较小,性能更加优越。 展开更多
关键词 捷联姿态测量 高动态 圆锥误差补偿 等效旋转矢量
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激光惯导系统流水式旋转矢量算法研究 被引量:3
20
作者 肖胜 《光学与光电技术》 2015年第4期51-56,共6页
经典旋转矢量算法通过增加算法子样数来提高圆锥补偿精度,但同时会降低系统姿态更新频率,引入更大的圆锥误差,导致无法提高系统姿态解算精度。针对上述问题,结合刚体有限转动的Goodman-Robinson理论,从运动学角度给出了圆锥误差的诠释,... 经典旋转矢量算法通过增加算法子样数来提高圆锥补偿精度,但同时会降低系统姿态更新频率,引入更大的圆锥误差,导致无法提高系统姿态解算精度。针对上述问题,结合刚体有限转动的Goodman-Robinson理论,从运动学角度给出了圆锥误差的诠释,提出了流水式旋转矢量姿态更新算法。该算法在保证圆锥补偿精度的同时提高了系统姿态更新频率,减少了由等效旋转矢量算法引入的圆锥误差,最终实现提高系统姿态解算精度的目的。试验结果表明,该算法与现有某型激光惯导所采用的经典四子样旋转矢量算法相比,姿态更新频率提高了4倍,姿态解算精度提高了30%。 展开更多
关键词 激光惯导 圆锥误差 流水式旋转矢量算法 Goodman—Robinson理论
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