等效旋转矢量系数优化的参数解析法 被引量：6

1

作者 祝燕华 刘建业 +1 位作者 曾庆化 赵伟 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第1期49-53,共5页

基于等效旋转矢量的姿态算法是减小捷联姿态计算中不可交换性误差的有效方法。针对Miller的多子样优化方法过程复杂且仅适用于优化圆锥运动的局限,提出了通过角速度矢量的高一阶近似模型并利用其各阶导数间的解析关系,实现系数优化的新... 基于等效旋转矢量的姿态算法是减小捷联姿态计算中不可交换性误差的有效方法。针对Miller的多子样优化方法过程复杂且仅适用于优化圆锥运动的局限,提出了通过角速度矢量的高一阶近似模型并利用其各阶导数间的解析关系,实现系数优化的新方法——参数解析法。以Miller的三子样基本算法为例阐述了参数解析法的优化思路并详细推导了其优化过程,在经典圆锥运动环境下得到了与Miller法相同的优化结果。最后在规则进动和广义圆锥运动环境下对该方法的适用性进一步进行验证。该方法简单直观,无需求解误差四元数的解析式,适用范围广,为等效旋转矢量的系数优化提供了一种新思路。 展开更多

关键词 陀螺 角速度 等效旋转矢量 圆锥误差 参数解析法

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高动态环境下SINS姿态更新的改进等效旋转矢量算法 被引量：5

2

作者 杜继永 张凤鸣 +2 位作者 李建文 黄国荣 代峰 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期85-91,共7页

高动态环境下捷联惯导系统的姿态算法是提高系统精度的关键技术.通过研究SINS高动态姿态更新方法,分析姿态矩阵解算的四元数及等效旋转矢量算法,使等效旋转矢量算法在高动态环境下的应用问题得以完善.为改善等效旋转矢量算法对于高动态... 高动态环境下捷联惯导系统的姿态算法是提高系统精度的关键技术.通过研究SINS高动态姿态更新方法,分析姿态矩阵解算的四元数及等效旋转矢量算法,使等效旋转矢量算法在高动态环境下的应用问题得以完善.为改善等效旋转矢量算法对于高动态飞行环境的适应性,以圆锥运动作为环境条件,对等效旋转矢量算法进行改进,推导改进算法的误差.通过与单子样和三子样等效旋转矢量算法进行仿真对比,验证了改进算法的有效性. 展开更多

关键词 高动态 捷联惯导系统 姿态更新 圆锥误差 等效旋转矢量

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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：11

3

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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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

4

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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基于改进等效旋转矢量的姿态更新算法研究 被引量：3

5

作者 张昀申 曹彪 《舰船电子工程》 2017年第9期30-32,共3页

姿态更新算法是捷联惯导系统解算的核心,论文研究了姿态更新的等效旋转矢量算法,该算法在短时间内有很高的定位精度,但随着时间的延长会产生误差积累。通过改进算法可以有效降低误差,提升捷联惯导系统性能。

关键词 捷联惯导 姿态更新 等效旋转矢量 组合导航

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旋转矢量多迭代捷联姿态解算误差补偿算法 被引量：4

6

作者 王真 高凤岐 +1 位作者 高敏 高伟伟 《中国测试》 CAS 北大核心 2016年第8期113-117,共5页

为克服高动态条件下的捷联姿态解算存在不可交换性误差的问题,达到进一步增强捷联姿态误差抑制效果的目的,基于角速率的输出提出了等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法,推导对应的圆锥补偿算法方程及其表达式。分别在不同圆锥运动频率... 为克服高动态条件下的捷联姿态解算存在不可交换性误差的问题,达到进一步增强捷联姿态误差抑制效果的目的,基于角速率的输出提出了等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法,推导对应的圆锥补偿算法方程及其表达式。分别在不同圆锥运动频率情况下和不同姿态更新频率情况下,展开仿真验证算法的漂移误差和俯仰角误差,以传统的四元数法、三子样算法为对照,分析仿真数据曲线,得出本改进算法在精度和稳定性方面均有较大提高。在单轴速率转台上进行光纤陀螺的实测验证中,通过调整圆锥运动半偏角和频率,测量获取光纤陀螺惯组输出情况,结果表明:该算法在高动态条件下受圆锥半角、圆锥运动频率的影响较小,性能更加优越。 展开更多

关键词 捷联姿态测量 高动态 圆锥误差补偿 等效旋转矢量

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旋翼无人机目标推力矢量最速趋近法

7

作者 邓诗谦 程万胜 王恺 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期244-256,共13页

针对旋翼无人机轨迹跟踪任务,提出一种基于四元数等效旋转矢量的目标推力矢量快速趋近法,用以优化此类飞行器的轨迹跟踪控制方式.具体过程如下:由位置控制环生成主旋翼目标推力矢量,求出当前推力矢量到目标矢量的最小旋转矢量和姿态改... 针对旋翼无人机轨迹跟踪任务,提出一种基于四元数等效旋转矢量的目标推力矢量快速趋近法,用以优化此类飞行器的轨迹跟踪控制方式.具体过程如下:由位置控制环生成主旋翼目标推力矢量,求出当前推力矢量到目标矢量的最小旋转矢量和姿态改变最小的变化四元数,进而得到目标姿态四元数,再以该四元数作为姿态控制环给定量,实现目标推力矢量快速趋近.仿真与飞控平台验证表明:该方法能使推力矢量以最优路径趋向目标矢量,减小了旋翼无人机姿态变化量,缩短了姿态跟踪时间.利用该方法优化设计了轨迹跟踪控制方案,与其他未经优化的有关方案相比,该方案整体计算量小,更适用于成本受限的低端嵌入式控制器. 展开更多

关键词 旋翼无人机 推力矢量 四元数 等效旋转矢量 反步法 串级PID控制

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基于横滚隔离平台的旋转弹惯导系统实现方法研究 被引量：1

8

作者 史冉东 郭正勇 +2 位作者 杨永强 柴娟芳 高文 《上海航天》 CSCD 2017年第2期161-168,共8页

为实现反舰导弹的可靠拦截并满足导弹小型化及低成本,对一种基于横滚隔离平台的旋转弹惯导系统实现方法进行了研究。采用横滚隔离平台与成像系统消旋平台复用,建立消旋稳定控制系统的模型,经仿真验证了横滚隔离平台能保证惯导系统在较... 为实现反舰导弹的可靠拦截并满足导弹小型化及低成本,对一种基于横滚隔离平台的旋转弹惯导系统实现方法进行了研究。采用横滚隔离平台与成像系统消旋平台复用,建立消旋稳定控制系统的模型,经仿真验证了横滚隔离平台能保证惯导系统在较稳定的载体环境中工作。给出了捷联惯导的初始对准算法,选择捷联惯导自对准算法,经分析发现算法的估计与理论分析结果一致。设计捷联惯导解算算法,用单回路等效旋转矢量三子样算法更新姿态矩阵;在杆臂补偿的前提下用四阶龙格-库塔法更新弹体速度与位置,用数字仿真验证了设计的惯导算法能满足导航精度的要求。选取典型弹道进行评估,仿真结果表明,设计的算法精度基本满足工程实现要求,验证了方法的可行性。 展开更多

关键词 旋转弹 惯导系统 微电磁系统 横滚隔离 消旋稳定 初始对准 等效旋转矢量 四阶龙格-库塔法

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红外旋转弹导引头捷联惯导系统的姿态算法研究 被引量：4

9

作者 王业卿 黄建新 +1 位作者 杨雨 槐超 《上海航天》 2016年第3期36-42,共7页

对红外旋转弹导引头捷联惯导系统的算法进行了研究。分析了姿态更新的等效旋转矢量法及锥运动环境中的优化算法,理论推导了合理引入角位置传感器数据进行弹体姿态解算的方法,基于捷联惯导导引头坐标转换关系,通过欧拉角坐标转换和四元... 对红外旋转弹导引头捷联惯导系统的算法进行了研究。分析了姿态更新的等效旋转矢量法及锥运动环境中的优化算法,理论推导了合理引入角位置传感器数据进行弹体姿态解算的方法,基于捷联惯导导引头坐标转换关系,通过欧拉角坐标转换和四元数坐标转换将导引头光轴系中的框架角速度转换至半弹体系中,由半弹体角速度解算出当前导引头的姿态和位置。试验结果验证证明了方法的正确性,解决了交班时扫描搜索阶段的弹体姿态求解问题,保证了对导弹姿态的有效控制。 展开更多

关键词 旋转导弹 红外捷联惯导复合制导 交班 等效旋转矢量 角位置传感器 导弹姿态 导弹位置 坐标转换 欧拉角 四元数

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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：3

10

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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一种改进的高动态捷联惯导解算算法 被引量：11

11

作者 赵欣 王仕成 +2 位作者 杨东方 高运广 罗大成 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期163-169,共7页

针对高动态环境下较大的不可交换误差难以精确补偿的问题,提出了一种改进的等效旋转矢量三子样多回路迭代姿态解算算法。首先分析了高动态环境给捷联惯导系统带来的影响,阐述了捷联解算的基本过程;然后对比分析了几种主要的姿态解算算法... 针对高动态环境下较大的不可交换误差难以精确补偿的问题,提出了一种改进的等效旋转矢量三子样多回路迭代姿态解算算法。首先分析了高动态环境给捷联惯导系统带来的影响,阐述了捷联解算的基本过程;然后对比分析了几种主要的姿态解算算法,针对一般算法难以较好地补偿不可交换误差问题,在旋转矢量多子样二次迭代优化算法的基础上,从提高解算精度和减小计算复杂度两方面进行考虑,研究了一种改进的等效旋转矢量三子样多回路迭代算法;最后,对改进的算法的性能进行了深入的分析。实验结果表明,在低动态条件下改进的算法和毕卡四元数法姿态解算精度相当,在高动态条件下其精度较毕卡四元数提高约3个数量级。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 姿态解算 等效旋转矢量 高动态

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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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经典圆锥误差补偿算法中剩余误差估计的局限性研究 被引量：20

13

作者 严恭敏 严卫生 徐德民 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第4期379-385,共7页

在经典圆锥误差补偿系数和剩余误差估计公式推导过程中,特别在半锥角有限小、圆锥运动频率较低和选用多子样算法时,经典的剩余误差估计方法会出现严重偏差。在不能视半锥角为无限小量情况下,文中利用推导方法提出一种新的剩余误差估计... 在经典圆锥误差补偿系数和剩余误差估计公式推导过程中,特别在半锥角有限小、圆锥运动频率较低和选用多子样算法时,经典的剩余误差估计方法会出现严重偏差。在不能视半锥角为无限小量情况下,文中利用推导方法提出一种新的剩余误差估计的参考公式,即圆锥误差补偿极限精度公式。利用仿真方法验证了等效旋转矢量误差的周期项对圆锥常值漂移误差有影响。研究表明,在一定的半锥角和圆锥频率的工程应用环境下,当极限精度发挥作用时,提高圆锥误差补偿精度的唯一途径是缩短补偿周期,而不像经典的结论那样——通过提高子样数几乎能无限提高圆锥误差补偿精度。 展开更多

关键词 圆锥误差补偿 等效旋转矢量 四元数 角增量 捷联惯导系统

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一种新的捷联惯导系统圆锥误差补偿算法研究 被引量：8

14

作者 程承 潘泉 李汉舟 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期1-4,共4页

鉴于传统圆锥误差补偿算法中忽略圆锥运动的幅值特性,并且存在泰勒级数高阶项截断误差的问题,基于传统圆锥误差补偿算法公式,通过载体不同的机动性能指标确定圆锥运动幅值特性,并利用最小二乘方法估计一组圆锥补偿算法的加权系数,从而... 鉴于传统圆锥误差补偿算法中忽略圆锥运动的幅值特性,并且存在泰勒级数高阶项截断误差的问题,基于传统圆锥误差补偿算法公式,通过载体不同的机动性能指标确定圆锥运动幅值特性,并利用最小二乘方法估计一组圆锥补偿算法的加权系数,从而得到一种新的捷联惯导系统圆锥误差补偿算法,仿真结果表明,文中算法对圆锥误差补偿效果优于传统算法。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 等效旋转矢量 圆锥误差补偿算法 姿态算法

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弹载捷联惯性导航系统算法及仿真 被引量：4

15

作者 曹岩 赵家胜 +1 位作者 王伟 田建辉 《西安工业大学学报》 CAS 2011年第3期231-235,共5页

为了提高制导炮弹对目标的命中概率和毁伤概率,根据末制导炮弹的射程近、飞行时间短的特点,建立简化的捷联惯性导航模型.在等效旋转矢量四元数更新算法基础上,采用优化三子样算法建立捷联惯性导航仿真平台,并通过模拟飞行轨迹和实测弹... 为了提高制导炮弹对目标的命中概率和毁伤概率,根据末制导炮弹的射程近、飞行时间短的特点,建立简化的捷联惯性导航模型.在等效旋转矢量四元数更新算法基础上,采用优化三子样算法建立捷联惯性导航仿真平台,并通过模拟飞行轨迹和实测弹体飞行数据对系统进行仿真验证.仿真结果表明,采用的算法解算精度明显高于四元数毕卡求解法,同时对弹体飞行的18.95 s时间内实测数据求解姿态的最大理论误差达到10-6数量级,满足实时性和精度要求,同时减小了方向漂移对制导炮弹精度的影响. 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 等效旋转矢量 制导炮弹 姿态解算 四元数

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捷联惯导系统姿态算法研究 被引量：16

16

作者 柴卫华 侯芸 《现代防御技术》 2001年第4期42-45,共4页

姿态算法是捷联惯导系统算法中的一个重要组成部分 ,研究了一种新的递推补偿方法并在BorlandC语言环境下进行了仿真 。

关键词 捷联惯导系统 姿态算法 捷联算法 四元数 等效旋转矢量

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捷联惯导圆锥误差补偿算法 被引量：2

17

作者 张丹 熊智 +2 位作者 于永军 陈计辉 刘建业 《四川兵工学报》 CAS 2011年第1期100-103,123,共5页

捷联惯导系统姿态更新算法是捷联惯导算法的核心。姿态计算中的圆锥效应是姿态误差的重要影响因素,等效旋转矢量算法是解决圆锥误差的有效方法。在分析等效旋转矢量算法原理的基础上,总结了各种多子样等效旋转矢量算法,并通过仿真对比... 捷联惯导系统姿态更新算法是捷联惯导算法的核心。姿态计算中的圆锥效应是姿态误差的重要影响因素,等效旋转矢量算法是解决圆锥误差的有效方法。在分析等效旋转矢量算法原理的基础上,总结了各种多子样等效旋转矢量算法,并通过仿真对比分析了各补偿方法的性能。 展开更多

关键词 捷联惯导 姿态算法 圆锥误差 等效旋转矢量算法

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捷联惯导系统姿态算法的研究 被引量：9

18

作者 张朝霞 凌明祥 张树侠 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1999年第1期15-18,共4页

本文对典型圆锥运动和等效旋转矢量法进行了较为详细地分析并进行了仿真，仿真结果表明旋转矢量法可以有效抑制不可交换误差，提高姿态算法的精度。典型圆锥运动是一个过于理想的模型，本文选用更具有通用性的Ｊａｃｏｂｉａｎ椭圆函数... 本文对典型圆锥运动和等效旋转矢量法进行了较为详细地分析并进行了仿真，仿真结果表明旋转矢量法可以有效抑制不可交换误差，提高姿态算法的精度。典型圆锥运动是一个过于理想的模型，本文选用更具有通用性的Ｊａｃｏｂｉａｎ椭圆函数作为输入信号。 展开更多

关键词 等效旋转矢量 圆锥运动 姿态算法

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角速率输入条件下圆锥误差补偿算法

19

作者 段广仁 张泽 孙勇 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期15-20,共6页

针对捷联惯导系统中利用角速率拟合角增量进行圆锥误差补偿精度下降和实时性变差的问题,提出了一种直接利用陀螺的角速率输出进行圆锥误差补偿的算法,利用角速率的叉乘项来拟合圆锥误差补偿项,并推导了四子样圆锥误差补偿算法的具体表... 针对捷联惯导系统中利用角速率拟合角增量进行圆锥误差补偿精度下降和实时性变差的问题,提出了一种直接利用陀螺的角速率输出进行圆锥误差补偿的算法,利用角速率的叉乘项来拟合圆锥误差补偿项,并推导了四子样圆锥误差补偿算法的具体表达形式,并从本质上阐述了圆锥误差的存在机理。在典型圆锥运动条件下通过对所提算法的仿真并和理论解析解的做差比较,验证了所提算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 圆锥误差 等效旋转矢量 姿态解算 航天器

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输入为角速率的圆锥误差补偿算法

20

作者 徐梓峰 卢艳娥 +1 位作者 庞春雷 王祝欣 《电光与控制》 北大核心 2014年第2期41-45,共5页

在捷联系统中将角速率转换成角增量,再利用传统的基于角增量的圆锥误差补偿算法解算姿态会使精度下降、计算量增大。针对此问题,推导了以角速率为输入的圆锥误差补偿算法,详细推出了三子样算法的具体形式,并在圆锥运动条件下对算法进行... 在捷联系统中将角速率转换成角增量,再利用传统的基于角增量的圆锥误差补偿算法解算姿态会使精度下降、计算量增大。针对此问题,推导了以角速率为输入的圆锥误差补偿算法,详细推出了三子样算法的具体形式,并在圆锥运动条件下对算法进行优化,进一步提高了算法的精度和可靠性。在典型圆锥运动条件下将所提算法的解算结果和解析解做了仿真比较,结果表明算法有效可行,且优化后的算法精度更高。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 角速率 姿态解算 圆锥误差 等效旋转矢量

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