减小动态误差的捷联系统姿态算法研究

针对陀螺输出信号的两种不同形式 ,以圆锥运动条件下的圆锥误差和计算量为指标 ,对捷联惯导系统姿态计算中的旋转矢量算法和旋转矢量迭代算法进行了研究 ,分析了由角速度提取角增量的方法对旋转矢量算法精度的影响 ,提出二子样迭代算法不如单步的三子样算法优越。     

角速率输入下捷联航姿算法研究

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。     

角速率输入下的姿态算法设计

传统的捷联惯导姿态算法以陀螺角增量输入为基础，但是有许多陀螺输出为角速率，若由角速率提取角增量则会带来很大的算法误差。为此，设计了一种仅使用角速率做输入的旋转矢量算法，并给出了圆锥误差表达式。仿真表明。算法具有较高精度，可显著减少运算量，提高系统输出响应速度。     

陀螺角速率输入下的姿态算法比较

传统姿态算法大都是建立在陀螺角增量输入基础之上的,直接应用于角速率陀螺组成的捷联惯导系统中时,存在着由于要提取角增量而使算法精度下降的问题。本文介绍一种能够同时利用角增量和角速率的旋转矢量改进算法,大幅度提升了算法性能;并针对角增量提取过程精度不高的情况提出了一种新的算法。     

一种新的捷联惯性导航系统姿态四元数方程求解方法

为了解决传统四元数算法计算精度不高的问题,借鉴三子样旋转矢量法的求解过程,提出了一种新的四元数微分方程求解方法——三子样四元数法。三子样四元数法结合四元数微分方程求解旋转四元数的高阶导数,用抛物线拟合载体的角速度并给出角增量形式的计算公式,再根据旋转四元数泰勒展开式建立求解模型。仿真结果表明,当三子样四元数法取到9阶时,整体结果优于三子样旋转矢量法。     

三子样旋转矢量优化姿态算法在捷联惯导中的研究

捷联惯导姿态算法是捷联惯导算法的核心.针对陀螺输出为角增量的情况,设计了旋转矢量多子样算法,并基于圆锥运动环境下,提出了旋转矢量多子样算法.以工程应用为背景,选择采样时间固定不变,在3种圆锥运动情况下,对多子样旋转矢量优化算法进行了仿真比较.结果表明,在满足实时性和精度要求方面,三子样旋转矢量优化算法为有效的工程应用方法.     

角速率输入下的捷联惯导系统改进航姿算法

针对角速率输入下仅利用角增量信息的等效旋转矢量算法精度降低的问题,结合当前角速率、角增量并引入前次角增量信息,提出了一种捷联惯导系统的改进等效旋转矢量航姿算法.在角速率输入条件下,获得了理论上的圆锥误差补偿效果,纯圆锥运动的仿真结果表明捷联系统的姿态精度得到了改善.     

光纤陀螺捷联系统划桨补偿算法的改进与优化

传统的划桨补偿算法采用陀螺和加速度计的增量信号来进行设计,当应用于输出为角速率的干涉型光纤陀螺构成的捷联系统时,需要通过角速率提取角增量,增加了系统设计难度,降低了速度解算精度。因此,优化设计了一种新的划桨补偿算法,它直接利用角速率/比力值以及惯组测量带宽,并给出了算法在划桨运动下的误差表达式。与传统算法比较,新算法具有较高的精度,为改进划桨补偿算法提供了一种新的思路。     

光纤陀螺捷联惯导系统速度算法的改进研究

划桨误差的确定与补偿是影响高动态、恶劣振动环境下捷联惯性导航系统速度计算的重要问题。传统的捷联速度算法一般是基于陀螺的角增量信号和加速度计的速度增量信号。当应用于输出为角速率的光纤陀螺捷联惯导系统时就受到局限。针对光纤陀螺捷联惯导系统输出为角速率和加速度的情况,提出了一类新的划桨误差补偿算法,并进行了优化,给出了算法的划桨误差表达式,并进行了仿真分析。结果表明,新的算法精度较传统算法有显著提高。     

一种基于角速率的改进旋转矢量姿态更新算法

为了提高姿态更新精度,提出了一种利用前周期角速率进行优化的改进旋转矢量姿态更新算法。通过对基于角速率的旋转矢量更新算法及其算法误差的推导,针对单子样、双子样、改进双子样算法在圆锥运动条件下情况进行了仿真,并开展跑车试验。仿真结果表明,在高动态的圆锥运动条件下,利用前周期角速率的优化双子样算法,比传统的姿态更新算法具有更高的精度;跑车试验结果验证了算法的正确性和有效性。     

基于对偶四元数的圆锥及划船误差补偿改进算法

为提高高动态环境下的对偶四元数捷联惯性导航算法解算精度,将梯形数字积分算法应用于圆锥和划船误差补偿算法中,改进了姿态和速度解算算法,提高了对偶四元数捷联惯性导航算法的解算精度。在单个采样周期内,利用前一时刻采集的陀螺角速率信号和当前时刻采集的陀螺角速率信号,通过梯形积分方式计算角增量进行圆锥误差补偿;利用前一时刻采集的加速度计信号和当前时刻的加速度计信号,通过梯形积分方式计算速度增量并结合同一时刻的角增量进行划船误差补偿。通过设计的多组动态模拟仿真航迹验证表明,当角速率和比力作为圆锥和划船误差补偿算法输入时,梯形积分算法的精度高于传统的矩形积分算法,且航迹的动态性越高,改进算法的性能优势越显著。同时,通过动态跑车实验结果的分析对比,进一步验证了该改进算法的实用性。     

优化支撑向量机及其在陀螺仪参数漂移预测中的应用

针对支撑向量机的结构参数和核函数中的参数主观确定的局限性。将遗传算法和支撑向量机相结合，提出一种优化的支撑向量机算法。首先将支撑向量机的参数以及核函数参数进行基因编码，利用支撑向量机的泛化误差函数作为适应度函数，然后用遗传算法进行优化，有效提高了支撑向量机的学习能力及推广能力。将该算法用于陀螺仪参数漂移预测中，仿真结果验证了算法的可行性和有效性。     

小角度随机往复振动条件下陀螺姿态测量研究

应用JG-8陀螺组合体，研究其用于小角度随机往复振动条件下的姿态测量，建立了改进的递推线性回归算法，对原始角速度积分值分段拟合，用直线斜率来实时修正原始角速度，修正值积分后得到振动台3轴实时角度值。实验中，通过把陀螺姿态测量数据与线尺数据、含姿态引导数据与观测设备闭环后的编码器读数的比较，验证了该处理方法能有效地消除信号中不稳定的直流噪声，使姿态测量精度达到0.3°以内。     

基于DSP 的地磁陀螺组合测姿系统

为解决弹体姿态控制能力问题,对基于DSP的地磁陀螺组合测姿系统进行研究,将三轴MEMS陀螺与地磁组合成样机,基于旋转矢量法姿态算法和TMS320F28335进行数据处理,并进行转台试验,解算出不同转速下的滚转角并进行误差分析。试验结果表明:该方案能够实时、准确、稳定地处理陀螺和地磁信号并解算出姿态结果,满足姿态控制的要求。     

陀螺寻北仪的算法改进

陀螺寻北仪的算法改进采用基于二位置寻北算法.用转位对消常值漂移,并忽略惯性器件随机漂移误差项.将陀螺和加速度计的机械误差、物理量误差、标度因数及量化误差等测量值输入补偿模块,进行二位置寻北解算和转角误差补偿.实验表明本方法增强了寻北精度.