光纤陀螺捷联姿态算法的改进研究 被引量：14

1

作者 魏小莹 林玉荣 邓正隆 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2005年第2期70-74,共5页

传统的捷联姿态算法一般只采用陀螺角增量信号来进行设计,当应用于由输出为角速率的干涉型光纤陀螺构成的捷联姿态系统时,不仅在精度上存在局限,而且还由于通过角速率提取角增量而带来更大误差。因此,同时利用角速率及角增量信号,优化... 传统的捷联姿态算法一般只采用陀螺角增量信号来进行设计,当应用于由输出为角速率的干涉型光纤陀螺构成的捷联姿态系统时,不仅在精度上存在局限,而且还由于通过角速率提取角增量而带来更大误差。因此,同时利用角速率及角增量信号,优化设计出一类新的旋转矢量姿态算法,给出了算法的圆锥误差表达式,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。 展开更多

关键词 捷联姿态算法 改进研究 干涉型光纤陀螺 角速率 姿态系统 旋转矢量 优化设计 圆锥误差 仿真分析 传统算法 算法精度 增量 表达式 信号

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基于正弦函数拟合的高动态捷联惯导姿态更新算法 被引量：4

2

作者 路永乐 杨杰 +3 位作者 孙旗 罗毅 肖轩 刘宇 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期1-7,共7页

为提高捷联惯导在高动态条件下的姿态解算精度,基于等效旋转矢量泰勒级数展开法,提出一种基于正弦函数拟合的高动态捷联惯导姿态更新算法。以正弦函数拟合载体运动角速度,考虑Bortz方程高阶项的影响,对陀螺角增量表示的旋转矢量进行泰... 为提高捷联惯导在高动态条件下的姿态解算精度,基于等效旋转矢量泰勒级数展开法,提出一种基于正弦函数拟合的高动态捷联惯导姿态更新算法。以正弦函数拟合载体运动角速度,考虑Bortz方程高阶项的影响,对陀螺角增量表示的旋转矢量进行泰勒六阶展开,对比旋转矢量不同形式表达式求得误差补偿系数。在MATLAB平台上,以圆锥运动与大角速率转动并存环境作为仿真条件,对所提算法与传统算法进行对比仿真分析。仿真结果表明,在小半锥角低频圆锥运动伴随高速角速率转动情况下,所提算法性能较好,当半锥角为0.5°、角频率为2.26πrad/s、常值角速率为5.30 rad/s、姿态解算周期为0.02 s时,所提正弦函数拟合三子样旋转矢量算法与传统扩展形式频率级数/显示频率三子样圆锥算法相比误差降低了2个数量级。 展开更多

关键词 捷联姿态算法 高动态 正弦函数拟合 等效旋转矢量

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捷联惯导系统姿态算法比较 被引量：48

3

作者 孙丽 秦永元 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第3期6-10,共5页

姿态算法是捷联惯导系统算法中的一个重要组成部分,解算姿态阵相当于建立起数学平台,其精度对捷联惯导系统的精度影响很大。该文就实际应用,对欧拉角法、方向余弦法、四元数算法、罗德利格参数法、优化旋转矢量算法及一种改进的递推旋... 姿态算法是捷联惯导系统算法中的一个重要组成部分,解算姿态阵相当于建立起数学平台,其精度对捷联惯导系统的精度影响很大。该文就实际应用,对欧拉角法、方向余弦法、四元数算法、罗德利格参数法、优化旋转矢量算法及一种改进的递推旋转矢量算法做了分析,并在典型圆锥运动输入下,对后五种算法进行了仿真,为姿态算法的研究提供了参考。 展开更多

关键词 捷联姿态算法 精度 圆锥运动 比较

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高动态姿态测量圆锥误差补偿算法改进及实时性分析

4

作者 庞珂 兀伟 +1 位作者 刘星 刘强 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第2期57-63,共7页

弹丸圆锥运动会对制导系统产生严重的控制干扰,为了补偿该误差,分析了一种新的圆锥误差补偿算法,以提高弹载姿态控制系统在高动态运动环境下的解算精度和实时性。结合四元数四阶龙格-库塔法和三子样等效旋转矢量法,利用修正型罗德里格... 弹丸圆锥运动会对制导系统产生严重的控制干扰,为了补偿该误差,分析了一种新的圆锥误差补偿算法,以提高弹载姿态控制系统在高动态运动环境下的解算精度和实时性。结合四元数四阶龙格-库塔法和三子样等效旋转矢量法,利用修正型罗德里格斯参数改进基于角增量输出的三子样四元数姿态算法,推导相应的微分方程表达式,建立三子样四元数改进算法姿态求解数学模型。仿真结果表明,与传统圆锥误差补偿算法相比,改进算法能更有效的补偿圆锥误差,平均解算精度提高了约17.32%,减少了高动态环境下的计算量,实时性提升了约22.54%。 展开更多

关键词 捷联姿态算法 圆锥误差补偿 龙格-库塔法 圆锥运动

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加速度计辅助模糊混合捷联姿态确定算法研究 被引量：3

5

作者 沈晓蓉 张海 +1 位作者 范耀祖 吴光跃 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2008年第1期106-108,共3页

利用模糊逻辑法判断载体运动状态、融合加速度计和捷联姿态解算结果,设计了基于模糊逻辑的加速度计辅助混合捷联姿态确定算法,跑车实验与高精度组合导航系统姿态输出相比,结果表明,该算法能有效抑制捷联姿态解算误差的积累,为低精度微... 利用模糊逻辑法判断载体运动状态、融合加速度计和捷联姿态解算结果,设计了基于模糊逻辑的加速度计辅助混合捷联姿态确定算法,跑车实验与高精度组合导航系统姿态输出相比,结果表明,该算法能有效抑制捷联姿态解算误差的积累,为低精度微惯性测量元件实现可靠的的姿态确定系统提供了技术解决途径。 展开更多

关键词 模糊逻辑 捷联姿态确定算法 加速度计 微惯性测量元件

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基于实时多任务操作系统的分布式捷联姿态基准姿态算法实现 被引量：2

6

作者 朱欣华 黄亮亮 万德钧 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期453-457,共5页

随着舰船上的武器系统和观测系统的数量不断增多及对其的精度和可靠性等要求的不断提高,对精确的局部姿态基准需求也不断增长。该文给出了用于消除大型舰船甲板变形给各战位点带来影响的分布式捷联姿态基准的结构,讨论了分布式捷联姿态... 随着舰船上的武器系统和观测系统的数量不断增多及对其的精度和可靠性等要求的不断提高,对精确的局部姿态基准需求也不断增长。该文给出了用于消除大型舰船甲板变形给各战位点带来影响的分布式捷联姿态基准的结构,讨论了分布式捷联姿态基准中基于实时多任务操作系统的姿态算法的实现方法,包括:实时多任务操作系统环境下组合式捷联姿态基准算法应用程序的多任务确定,组合式捷联姿态基准算法中各任务的实现等。采用文中所述方法实现了一种实用的组合式捷联姿态基准算法,算法的仿真结果证明了文中所述方法的正确性。 展开更多

关键词 分布式捷联姿态基准 组合式捷联姿态基准算法 卖时多任务操作系统

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基于旋转矢量误差估计模型的捷联姿态解算方法 被引量：6

7

作者 谢荣生 孙枫 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2000年第3期15-19,共5页

针对捷联惯导系统姿态算法分析了一种旋转矢量误差估计模型 ,并从该模型出发 ,推导了几种高精度的捷联姿态算法 .对 0这些算法进行了分析、比较和数字仿真 .结果表明 ,本文的基于旋转矢量误差估计模型的捷联姿态算法可以减小动态误差 ,... 针对捷联惯导系统姿态算法分析了一种旋转矢量误差估计模型 ,并从该模型出发 ,推导了几种高精度的捷联姿态算法 .对 0这些算法进行了分析、比较和数字仿真 .结果表明 ,本文的基于旋转矢量误差估计模型的捷联姿态算法可以减小动态误差 ,提高姿态精度 . 展开更多

关键词 估计模型 旋转矢量 捷联姿态算法 船舶惯导系统

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基于毕卡迭代的捷联姿态更新精确数值解法 被引量：14

8

作者 严恭敏 翁浚 +1 位作者 杨小康 秦永元 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1307-1313,共7页

针对捷联惯导在大角度机动等场合下姿态精确求解问题,论文根据四元数微分方程的毕卡级数解法,提出一种新的求解姿态更新的数值算法。新算法利用角增量建立角速度多项式拟合,再根据多项式四元数的乘法特点将其变换为多项式的卷积运算,求... 针对捷联惯导在大角度机动等场合下姿态精确求解问题,论文根据四元数微分方程的毕卡级数解法,提出一种新的求解姿态更新的数值算法。新算法利用角增量建立角速度多项式拟合,再根据多项式四元数的乘法特点将其变换为多项式的卷积运算,求得更新四元数的幂级数解。新算法在推导过程中未做任何近似和假设,不存在原理性误差。在大幅值圆锥运动和大角度机动环境下,新算法与传统算法进行了对比仿真试验,校验了新算法具有明显的精度优势。 展开更多

关键词 捷联姿态更新算法 毕卡级数 多项式拟合 仿真试验

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捷联惯导中求解圆锥误差系数的通用算法 被引量：7

9

作者 严恭敏 杨小康 +1 位作者 翁浚 秦永元 《导航定位学报》 CSCD 2017年第3期1-4,23,共5页

在捷联惯导姿态更新算法中,针对传统的由等效旋转矢量微分方程求解多子样优化圆锥误差补偿系数的推导过程比较繁琐的问题,提出了一种新的计算任意子样数优化圆锥误差补偿系数的数值算法。在圆锥角运动条件下,新算法对角速度和角增量三... 在捷联惯导姿态更新算法中,针对传统的由等效旋转矢量微分方程求解多子样优化圆锥误差补偿系数的推导过程比较繁琐的问题,提出了一种新的计算任意子样数优化圆锥误差补偿系数的数值算法。在圆锥角运动条件下,新算法对角速度和角增量三角函数作泰勒级数展开,再根据圆锥误差积分和不同子样角增量叉乘计算过程中的多项式系数向量叉乘特点,将叉乘运算转化为多项式系数的卷积运算,新算法易于软件编程实现。最后,通过仿真计算给出了所有共计21种1~6子样优化圆锥误差补偿系数及相应的算法漂移。 展开更多

关键词 捷联姿态更新算法 优化圆锥误差补偿算法 等效旋转矢量 卷积运算 数值解

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捷联惯导系统算法比较研究 被引量：12

10

作者 雷鸣 蔡体菁 李勇建 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2002年第1期20-24,共5页

运用四子样圆锥补偿现代捷联惯导系统姿态算法,针对船舶的摇摆运动在数字信号处理芯片(DSPs)上进行了仿真,并与三子样圆锥补偿算法、三子样等效转动矢量法和单子样毕卡逼近法的仿真结果进行了比较。结果表明:四子样圆锥补偿能更有效地... 运用四子样圆锥补偿现代捷联惯导系统姿态算法,针对船舶的摇摆运动在数字信号处理芯片(DSPs)上进行了仿真,并与三子样圆锥补偿算法、三子样等效转动矢量法和单子样毕卡逼近法的仿真结果进行了比较。结果表明:四子样圆锥补偿能更有效地抑制不可交换误差,提高姿态精度,且整个导航算法在TMS320C6211 EVM仿真器上运行,所花时间为5.3 毫秒。 展开更多

关键词 捷联惯导系统姿态算法 圆锥补偿 等效转动矢量 数字信号处理 仿真

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基于多区间参数修正的角速率姿态算法 被引量：4

11

作者 梁哲 周召发 +2 位作者 徐志浩 吕文亭 段辉 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期1636-1643,共8页

姿态解算是惯性导航过程中的核心环节。针对惯组输出为角速率的情况,参考单子样姿态算法的思路,在角速度多项式拟合过程中利用前周期的部分角速率子样信息,通过对多个不同拟合区间的角速度多项式积分来提取并修正对应采样周期的角增量信... 姿态解算是惯性导航过程中的核心环节。针对惯组输出为角速率的情况,参考单子样姿态算法的思路,在角速度多项式拟合过程中利用前周期的部分角速率子样信息,通过对多个不同拟合区间的角速度多项式积分来提取并修正对应采样周期的角增量信息,进而利用角速率信息和多次修正后的角增量信息构造圆锥误差补偿结构。仿真结果表明,新算法不仅可以提高姿态的解算频率,且在一定圆锥频率范围内,相较于传统算法的计算精度提高2~3个数量级。 展开更多

关键词 捷联惯导姿态算法 角速率输入 圆锥误差 信息复用 滞后修正

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一种求解姿态不可交换误差补偿系数的通用方法 被引量：12

12

作者 严恭敏 杨小康 +1 位作者 翁浚 秦永元 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期723-727,共5页

针对捷联惯导姿态更新算法中的不可交换误差补偿系数求解问题,论文在多项式角运动条件下建立了角速度多项式、角增量多项式与多子样角增量采样之间的线性关系,根据等效旋转矢量微分方程中不可交换误差多项式的向量叉乘特点,将叉乘转化... 针对捷联惯导姿态更新算法中的不可交换误差补偿系数求解问题,论文在多项式角运动条件下建立了角速度多项式、角增量多项式与多子样角增量采样之间的线性关系,根据等效旋转矢量微分方程中不可交换误差多项式的向量叉乘特点,将叉乘转化为多项式系数的卷积运算,推导给出了计算任意子样数不可交换误差补偿系数的数值方法,新方法易于软件编程实现。最后,通过仿真计算给出了2~6子样误差补偿系数,其中2~4子样结果与已有文献完全相同,而5、6子样为首次给出。 展开更多

关键词 捷联姿态更新算法 等效旋转矢量 不可交换误差 数值解

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基于多项式迭代的等效旋转矢量微分方程精确数值算法 被引量：7

13

作者 严恭敏 李思锦 秦永元 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期708-712,共5页

提出了一种基于多项式迭代的求解等效旋转矢量微分方程(Bortz方程)的新算法,以角速度多项式作为输入,利用泰勒级数将Bortz方程中的余切函数展开成多项式形式,将不可交换误差补偿中的叉乘和求模运算变换为多项式的卷积运算,通过迭代求取... 提出了一种基于多项式迭代的求解等效旋转矢量微分方程(Bortz方程)的新算法,以角速度多项式作为输入,利用泰勒级数将Bortz方程中的余切函数展开成多项式形式,将不可交换误差补偿中的叉乘和求模运算变换为多项式的卷积运算,通过迭代求取等效旋转矢量的多项式精确解,有效地解决了捷联惯导系统在大角度机动环境下的姿态精确确定问题。此外,还对新算法的数值运算量和迭代收敛精度进行了分析。最后,进行了半锥角90°、频率1 Hz、时长1 s的大幅值圆锥运动姿态更新仿真实验,与传统圆锥优化算法的5''姿态误差相比,新算法的误差仅为10^(-7)'',具有明显的精度优势。 展开更多

关键词 捷联姿态更新算法 等效旋转矢量 迭代 圆锥运动

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煤矿全断面掘进机捷联惯导曲线测量系统 被引量：8

14

作者 刘宇 陈根林 刘永忠 《工矿自动化》 北大核心 2019年第8期65-69,73,共6页

针对现有煤矿掘进巷道偏差曲线测量系统存在不通视和实时测量难的问题,设计了一种煤矿全断面掘进机捷联惯导曲线测量系统。捷联惯导系统通过捷联姿态更新算法实时采集掘进机推进的姿态角;行程传感器安装于掘进机上,用于测量每次截割部... 针对现有煤矿掘进巷道偏差曲线测量系统存在不通视和实时测量难的问题,设计了一种煤矿全断面掘进机捷联惯导曲线测量系统。捷联惯导系统通过捷联姿态更新算法实时采集掘进机推进的姿态角;行程传感器安装于掘进机上,用于测量每次截割部向前推进的行程值;将姿态角和行程值代入巷道实际曲线算法得到实际的掘进曲线,与巷道设计轴线进行比较后得到掘进偏差曲线,根据偏差曲线及时对掘进巷道进行纠偏,以保证工程质量。实验结果表明,该系统可实现快速、实时的高精度曲线监控,能够准确计算测量出煤矿全断面掘进机前进的曲线偏差,掘进5m时,最大偏差约为23.2mm,满足煤矿掘进曲线精度要求。 展开更多

关键词 煤炭开采 煤矿全断面掘进机 捷联惯导系统 掘进曲线偏差测量 捷联姿态更新算法 巷道实际曲线 巷道设计轴线 行程传感器

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一种求解等效旋转矢量高阶误差补偿系数的新方法 被引量：12

15

作者 严恭敏 李思锦 郭正东 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期347-352,396,共7页

在传统等效旋转矢量多子样算法中,仅考虑了二阶不可交换误差的补偿而忽略了高阶项的影响,算法精度有限。高阶误差补偿算法在一定程度上提高了等效旋转矢量的计算精度,但是其系数求解方法比较烦琐。针对以上问题,提出一种采用数值仿真方... 在传统等效旋转矢量多子样算法中,仅考虑了二阶不可交换误差的补偿而忽略了高阶项的影响,算法精度有限。高阶误差补偿算法在一定程度上提高了等效旋转矢量的计算精度,但是其系数求解方法比较烦琐。针对以上问题,提出一种采用数值仿真方法进行误差补偿算法系数的求解方法,将等效旋转矢量方程(Bortz方程)分解为互不相关的不同重数的角速度叉乘积的形式,随机仿真生成高阶误差期望值和一组角增量的叉乘积,建立量测方程组,通过角增量矩阵秩的计算化简消除叉乘积之间的相关性,最终求得所有误差补偿系数,所提方法具有操作简单和易于推广的突出优点。在大锥角圆锥运动和大角度机动环境下进行了对比仿真验证,与传统算法相比新的高阶算法的精度提高了2~3个数量级。 展开更多

关键词 捷联姿态算法 等效旋转矢量 高阶误差补偿系数 随机仿真

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Rodrigues参数与四元数间的关系分析 被引量：6

16

作者 王勇军 秦永元 舒东亮 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2008年第3期71-73,共3页

介绍了Rodrigues参数,从投影的角度,详细阐述了四元数与经典Rodrigues参数及改进型Rodrigues参数的关系,推导了Rodrigues参数微分方程以及与姿态阵的关系,建立了等效旋转时避免奇异值出现的方法。以典型圆锥运动为背景,对以Rodrigues参... 介绍了Rodrigues参数,从投影的角度,详细阐述了四元数与经典Rodrigues参数及改进型Rodrigues参数的关系,推导了Rodrigues参数微分方程以及与姿态阵的关系,建立了等效旋转时避免奇异值出现的方法。以典型圆锥运动为背景,对以Rodrigues参数描述的导弹捷联姿态算法和以四元数描述的姿态算法在计算量和计算精度上做了详细的比较。 展开更多

关键词 RODRIGUES参数 四元数 捷联姿态算法

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