捷联惯导系统姿态测量算法研究

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1、DOI：10.16526/j.cnki.11^762/tp.2008.06.003中华测控网chinamca.comDOI：10.16526/j.cnki.11^762/tp.2008.06.003自动_删纖计算机测量与控制.2008.16(6)ComputerMeasurement&Control•763•中华测控网chinamca.comDOI：10.16526/j.cnki.11^762/tp.2008.06.003中华测控网chinamca.comDOI：10.16526/j.cnki.11^76

2、2/tp.2008.06.003文章编号:1671-4598(2008)06-0763-03中H分类号:V324.2.文献标识珥:A捷联惯导系统姿态测量算法研究«尤，阄走《，雇罐私(西北工业大学自动化学院，陕西西安710072)摘霣：针对在大机动条件下进行快速准确的捷联惯导系统姿态矩阵解算，从原理上和计算效果上分析了现在较为常用的几种四元数更新方法，并在推证的过程中使用了一种新的方式f该方法以三阶泰勒展开为基础，直接利用角速度的各阶导数进行四元数的更新运算,最后准确地得出各个姿态角的值；通过对几种仿真结果

3、进行的具体分析，表明该方法在不增加采样值的情况下，其计算的精度和计算时间都达到了其他算法在同等条件下无法达到的效果，可以有效的运用于大机动飞行条件下。关键词：大机动>捷联惯导系统；姿态；四元数；仿真ResearchonAlgorithmofStrapdownINSAttitudeMeasurementZhouKang,YanJianguo,QuYaohong(AutomationCollege*NorthwesternPolytechnicalUniversity,an710072,China)Abstr

4、act：AimedatcalculatingtheattitudematrixofstrapdownINSfastandpreciouslyinthehighmaneuvercondition,somecurrentupdatemethodsofquaternionwhichalwayshadbeenusedwasanalyzedintheprincipleandcalculatingeffect,besides,anewmethodwasproposedintheprovingprocess.Thism

5、ethodbasedonthreeordersTaylorexpansion>usedangle—velocit/ssomeorderderivativetoinducethecurrentupdatevalueofquaterniondirectly,andtheneverypreciseattituderesultswereobtained.Concreteanalysisofthosesimulationresultsshowsthatthismethodscalculatingpreciseand

6、timeachievedtheeffectswhichothermethodscouldn'treachandthenewmethoddidnincreasethesamplingvalue,itshowsthatthismethodcouldbeusedinhighmaneuverflightconditioneffectively.Keywords；highmaneuver；strapdownINS*attitude；quaternion；simulation中华测控网chinamca.comDOI

7、：10.16526/j.cnki.11^762/tp.2008.06.003中华测控网chinamca.comDOI：10.16526/j.cnki.11^762/tp.2008.06.003〇引言在捷联惯性系统中，求解姿态撤分方程是其中非常重要的一项工作。在现行的捷联制导系统中，转动四元数法因为具有方程无奇异性，求解速度快，线性化程度髙，精度高，载体可以全姿态运行等显著优点而被广泛采用。但是，如何选择快速，实用，准确的四元数更新算法是一项复杂的工作。尤其是飞行器在大机动飞行条件下，这一问题显得尤为重要。

8、针对上述问題，本文比较了几种现在广泛采用的几种更新方法，并提出了一种基于直接利用四元数导数三阶泰勒展开式。仿真实例表明，该方法在大机动飞行条件下，不但优于其他常用的几种方法，也优于常用的三阶泰勒展开法。1四元数微分方程表示的不同求解方法文献[1]、[2]中详细介绍了四元数法在捷联惯性导航系统中的应用，四元数法表示机体转动的微分方程公式为：6=4-q©〇>(1)-?〇-k1«=T,is_t0~