捷聯(lián)慣導飛行器旋轉矢量姿態(tài)優(yōu)化仿真研究

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1、第33卷第7期計算機仿真2016年7月文章編號:1006—9348(2016)07—0147—06捷聯(lián)慣導飛行器旋轉矢量姿態(tài)優(yōu)化仿真研究尹劍,楊萌,張琬琳,陳紅(西安應用光學研究所,陜西西安7l0065)摘要:在捷聯(lián)慣導飛行器姿態(tài)優(yōu)化的研究中,為了克服不可交換誤差對計算精度的影響,目前常采用基于旋轉矢量的姿態(tài)算法,利用陀螺儀的多次采樣數(shù)據(jù)對不可交換誤差進行補償。因此采樣的子樣數(shù)越多,姿態(tài)計算精度越高。但是隨著子樣數(shù)目的增加,運算量及數(shù)據(jù)采集處理的復雜度也提高了,從而降低了工程實用性。為了既能夠滿足工程應用對運算量的限制,又能夠保持姿態(tài)計算的精度,就需要對旋轉矢量的姿態(tài)

2、算法進行優(yōu)化。優(yōu)化算法的主要內容就是如何在低子樣情況下提高姿態(tài)計算的精度,因此如何運用陀螺的子樣數(shù)據(jù)就成為優(yōu)化算法的主要難點。根據(jù)對子樣的不同運用方式,將旋轉矢量優(yōu)化算法歸納為利用多階叉乘項和利用前周期采樣值的兩類算法優(yōu)化途徑。采用雙子樣采樣方式,對上述兩類算法表達式進行了推導;采用仿真圓錐運動的方法,分析比較了兩類優(yōu)化算法的誤差水平。仿真結果表明,同利用多階叉乘項優(yōu)化算法相比,利用前周期采樣值的雙子樣優(yōu)化算法精度更高,已經(jīng)達到了傳統(tǒng)三子樣算法的精度水平,且運算量增加不多,因此上述優(yōu)化方法具有較較高的工程應用價值。關鍵詞:捷聯(lián)慣導;旋轉矢量;姿態(tài)算法;圓錐誤差中圖分類

3、號:TP391.9文獻標識碼:BStudyandSimulationofImprovedRotationVectorAttitudeAlgorithmforStrapdownInertialNavigationAerocraftYINJian,YANGMeng,ZHANGWan-lin,CHENHong(Xi’allInstituteofAppliedOptics,Xi’anShanxi710065,China)ABSTRACT:Rotationvectorattitude出orithmp蛔animportantrolefordecreasingtheconinger

4、rorintroducedbythenon-commutivityvector.Themainmethodofimprovingprecisionofattitudealgorithmsbasedonrotationvectoristoaddtheoutputhitsofgyro.However,thismethodc舳causegreatcomplicationofdataacquisition,transmissionandcomputinginnavigationcomputer.Inordertosolvethisproblem,traditionalalgo

5、rithmshouldbeimproved.Dif-ficultpointoftheimprovedalgorithmishowtousegyrosamplingdata.Basedontheusageofsamplingdata,twoida·asofimprovedrotationvectorattitudealgorithmwerepropo∞dinthepaper.neyarehigherorderitemsmethodandthemethodwhichusesgyrooutputofthelastupdatingperiod.Ontheconditionof

6、two-samplemethod,someim-provedrotationvectorattitudealgorithmswereintroduced.Analysisandcomparisonoferrorlevelandpracticalityforthesealgorithmswerepresentedbysimulationmethod.Resultshowsthatthesecondmethodisbetterthanthefirstmethod.Sothemethodofusinggymoutputofthelastupa“ngperiodisofgre

7、atengineeringapplicationvalue.KEYWORDS:StraIxhwninertialnavigation;Rotationvector;Attitude8lgorithm;ConingelTor1引言在力學中,剛體的有限轉動是不可交換的,即一系列的轉動是不能相加的。但是,在傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣導姿態(tài)算法中,基于無限小轉動矢量的原理,認為在無限小的時間段內,載體坐標系和參考坐標系間的轉換是通過一系列的轉動來實現(xiàn)的,并假設轉動的次序不重要。然而,當捷聯(lián)導航的載體在高動態(tài)運行情形或惡劣環(huán)境下運動,載體的轉動常常是有收稿13期:2015—

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