考虑陀螺频率特性的角速率输入圆锥补偿算法

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1、2013年9月第39卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2013V01．39No．9考虑陀螺频率特性的角速率输入圆锥补偿算法陈雨赵剡李群生吴辉(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要：针对陀螺直接输出角速率且通带内增益不一致(频率特性)，而传统角速率输入圆锥补偿算法要求输入理想的角速率，提出了一种考虑陀螺频率特性的角速率输入圆锥补偿算法．推导了圆锥运动情况下姿态更新周期内理想旋转矢量增量和实际姿态算法计算的旋转矢量增

2、量，以最小化理想旋转矢量增量和计算旋转矢量增量之间非周期项的差异为计算圆锥误差补偿系数的准则，最优补偿系数可以看成是采用理想角速率输入的圆锥补偿算法系数与考虑频率特性时对理想圆锥补偿算法系数修正的和．得到了公式化求解考虑频率特性的各子样算法最优系数的方法．仿真结果表明，所提出的算法比传统角速率输入圆锥补偿算法在精度上有明显提高．关键词：捷联惯导系统；姿态算法；旋转矢量；圆锥误差中图分类号：V249．32+2文献标识码：A文章编号：1001-5965(2013)09-1228-05Coningcompensationalgorithmwithangularr

3、ateconsideringgyroscopefrequencycharacteristicsChenYuZhaoYanLiQunshengWuHui(SchoolofInstrumentationScienceandOpto—electronicsEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Focusingonthegyroscopes’outputisangularrateandhasacertainfrequencycha

4、racteristics，aconingcompensationalgorithmconsideringthegyroscopes’frequencycharacteristicswithangularrateasin-putwaspresented．Theidealandcomputedrotationvectorincrementwasderivedintheattitudeupdateinter—valunderconingmotion．Theconingcompensationalgorithmcoefficientswerecomputedtom

5、inimizethenon·periodictermdifferencebetweentheidealandcomputedrotationvectorincrement．Theoptimalcoefficientsweredefinedtobethesumofthevaluesthatexistforperfectangularrateinputandanadjustmentthatac-countsforthefrequencycharacteristics．Theformulizedapproachfortheoptimalcoefficientsw

6、itharbitrarysamplesconsideringfrequencycharacteristicswasobtained．Simulationresultsshowthattheaccuracyoftheal-gorithmcanbeimprovedeffectivelyascomparedwiththeconventionalones．Keywords：strapdowninertialnavigationsystem；attitudealgorithm；rotationvector；coningerror捷联惯导系统的惯性测量单元直接固联于载

7、体，姿态算法的性能直接影响到捷联惯导系统的导航精度．由于有限转动的不可交换性，姿态的数值解算不可避免地要引入不可交换性误差(圆锥误差)．众多学者对圆锥补偿算法进行了大量的研究．文献[1]提出一种在经典圆锥运动下推导圆锥补偿的通用方法，为采用旋转矢量推导姿态算法奠定了基础．文献[2]在文献[1]的基础上提出了几种改进的圆锥补偿算法．文献[3]在确定圆锥补偿算法系数时采用约束圆锥运动，考虑了陀螺的频率特性．文献[4]考虑了陀螺的有限带宽，设计了最优圆锥补偿算法．这些补偿算法都是收稿IB期：2012．11．14；网络出版时间：2013-09-2210：24网络出

8、版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2