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《基于四元数法的捷联式惯性导航系统的姿态解算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第16卷第10期光学精密工程Vol.16No.102008年10月OpticsandPrecisionEngineeringOct.2008文章编号10042924X(2008)1021963208基于四元数法的捷联式惯性导航系统的姿态解算1,2111张荣辉,贾宏光,陈涛,张跃(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;2.中国科学院研究生院,北京100039)摘要:载体的姿态解算算法是实现捷联式惯性导航系统精确导航的核心技术之一。分析了欧拉法、方向余弦法、四元数法求解姿态矩阵的优缺点,采用四元数法与方向余弦法两种解算方法分别计
2、算载体姿态,两种方法的计算结果之差与理论真值比较以得到解算的相对误差,从而验证了四元数法的正确性和有效性。最后,指出提高采样频率和采用高阶计算算法能进一步减小姿态解算误差。数字化仿真与转台试验结果表明,本文提出的载体姿态解算法的理论数值相对误差-10-3为10%,测试实验相对误差为10%,计算时间为36μs,具有良好的实时性。关键词:捷联惯导系统;姿态解算;四元数法;飞行导航控制技术中图分类号:V448.22文献标识码:AAttitudesolutionforstrapdowninertialnavigationsystembasedonquatern
3、ionalgorithm1,2111ZHANGRong2hui,JIAHong2guang,CHENTao,ZHANGYue(1.ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,Changchun130033,China;2.GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China)Abstract:Theattitudesolutionforcarrierisoneofthek
4、eytechnologiesforprecisionnavigationofStrapdownInertialNavigationSystem(SINS).Inthispaper,thestrongpointsanddefectsofEuleral2gorithm,directioncosinealgorithmandquaternionalgorithmwereanalyzed.Then,thecarrieratti2tudewascomputedseparatelyaccordingtoquaternionalgorithmanddirectcos
5、inealgorithm,andthecomparativedeviationwasobtainedbycontrastingthesetwosolutiondeviationwiththeoryresults.Thesecomparsonsprovethevalidityofquaternionalgorithmandconcludethatincreasingsamplingfrequencyandadoptinghigh2levelcomputealgorithmcanlowercomputedeviation.Digitalsimulation
6、-10andexperimentresultsshowthatthecarrierattitudesolutionrelativedeviationis10%withnumer2-3icaltheoryand10%withtestexperimentresults,thecomputetimeis36μs.Theproposedattitudesolutionmethodcansatisfythereal2timedemand,andcanofferausefulreferenceforstrapdowniner2tialnavigationtechn
7、ologyappliedinengineering.Keywords:StrapdownInertialNavigationSystem(SINS);attitudesolution;quaternionalgorithm;navigationandcontroltechnologyofaircraft收稿日期:2008208207;修订日期:2008209203.基金项目:吉林省杰出青年基金资助项目(No.20060115);中国科学院“三期创新”平台资助项目1964光学精密工程第16卷用载体坐标系相对导航坐标系的三次转动角确1引言定,习惯上俯仰角和
8、偏航角用θ和ψ表示,滚转角用γ表示。目前主要的研究方法为:欧拉法、方向捷联惯导是一种自主式的导
