捷联惯导飞行器旋转矢量姿态优化仿真研究

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1、第33卷第7期计算机仿真2016年7月文章编号：1006—9348(2016)07—0147—06捷联惯导飞行器旋转矢量姿态优化仿真研究尹剑，杨萌，张琬琳，陈红(西安应用光学研究所，陕西西安7l0065)摘要：在捷联惯导飞行器姿态优化的研究中，为了克服不可交换误差对计算精度的影响，目前常采用基于旋转矢量的姿态算法，利用陀螺仪的多次采样数据对不可交换误差进行补偿。因此采样的子样数越多，姿态计算精度越高。但是随着子样数目的增加，运算量及数据采集处理的复杂度也提高了，从而降低了工程实用性。为了既能够满足工程应用对运算量的限制，又能够保持姿态计算的精度，就需要对旋转矢量的姿态

2、算法进行优化。优化算法的主要内容就是如何在低子样情况下提高姿态计算的精度，因此如何运用陀螺的子样数据就成为优化算法的主要难点。根据对子样的不同运用方式，将旋转矢量优化算法归纳为利用多阶叉乘项和利用前周期采样值的两类算法优化途径。采用双子样采样方式，对上述两类算法表达式进行了推导；采用仿真圆锥运动的方法，分析比较了两类优化算法的误差水平。仿真结果表明，同利用多阶叉乘项优化算法相比，利用前周期采样值的双子样优化算法精度更高，已经达到了传统三子样算法的精度水平，且运算量增加不多，因此上述优化方法具有较较高的工程应用价值。关键词：捷联惯导；旋转矢量；姿态算法；圆锥误差中图分类

3、号：TP391．9文献标识码：BStudyandSimulationofImprovedRotationVectorAttitudeAlgorithmforStrapdownInertialNavigationAerocraftYINJian，YANGMeng，ZHANGWan-lin，CHENHong(Xi’allInstituteofAppliedOptics，Xi’anShanxi710065，China)ABSTRACT：Rotationvectorattitude出orithmp蛔animportantrolefordecreasingtheconinger

4、rorintroducedbythenon-commutivityvector．Themainmethodofimprovingprecisionofattitudealgorithmsbasedonrotationvectoristoaddtheoutputhitsofgyro．However，thismethodc舳causegreatcomplicationofdataacquisition，transmissionandcomputinginnavigationcomputer．Inordertosolvethisproblem，traditionalalgo

5、rithmshouldbeimproved．Dif-ficultpointoftheimprovedalgorithmishowtousegyrosamplingdata．Basedontheusageofsamplingdata，twoida·asofimprovedrotationvectorattitudealgorithmwerepropo∞dinthepaper．neyarehigherorderitemsmethodandthemethodwhichusesgyrooutputofthelastupdatingperiod．Ontheconditionof

6、two-samplemethod，someim-provedrotationvectorattitudealgorithmswereintroduced．Analysisandcomparisonoferrorlevelandpracticalityforthesealgorithmswerepresentedbysimulationmethod．Resultshowsthatthesecondmethodisbetterthanthefirstmethod．Sothemethodofusinggymoutputofthelastupa“ngperiodisofgre

7、atengineeringapplicationvalue．KEYWORDS：StraIxhwninertialnavigation；Rotationvector；Attitude8lgorithm；ConingelTor1引言在力学中，刚体的有限转动是不可交换的，即一系列的转动是不能相加的。但是，在传统的捷联惯导姿态算法中，基于无限小转动矢量的原理，认为在无限小的时间段内，载体坐标系和参考坐标系间的转换是通过一系列的转动来实现的，并假设转动的次序不重要。然而，当捷联导航的载体在高动态运行情形或恶劣环境下运动，载体的转动常常是有收稿13期：2015—