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为10-10%,测试实验相对误差为10-3%,计算时间为36μs,具有良好的实时性。
The attitude solution for carrier is one of the key technologies for precision navigation of Strapdown Inertial Navigation System （SINS）. In this paper,the strongpoints and defects of Euler algorithm, direction cosine algorithm and quaternion algorithm were analyzed. Then, the carrier attitude was computed separately according to quaternion algorithm and direct cosine algorithm, and the comparative deviation was obtained by contrasting these two solution deviation with theory results. These comparsons prove the validity of quaternion algorithm and conclude that increasing sampling frequency and adopting high level compute algorithm can lower compute deviation. Digital simulation and experiment results show that the carrier attitude solution relative deviation is 10^-10 % with numerical theory and 10^-3 % with test experiment results, the compute time is 36μs. The proposed attitude solution method can satisfy the real-time demand, and can offer a useful reference for strapdown inertial navigation technology applied in engineering.
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2008年第10期1963-1970,共8页
Optics and Precision Engineering
基金
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
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
Strapdown Inertial Navigation System（SINS）
attitude solution
quaternion algorithm
navigation and control technology of aircraft
作者简介
张荣辉（1981-），男，江西上饶人，博士研究生，主要研究方向为捷联惯导关键技术研究、自主导航控制理论及应用、计算机视觉等。E—mail：zrh1981819@126．com
导师：贾宏光（1971-），男，黑龙江五常人，工学博士，研究员，博士生导师，主要研究方向为数字信号处理、精密机械及精确制导控制等。
陈涛（1965-），男，内蒙古赤峰人，工学博士，研究员，博士生导师，主要研究方向为光电精密跟踪测量技术，惯导技术等。
