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《捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的解算方法.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、慣性導航系統(tǒng)原理3捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)程向紅2010.03.192010-03-1923捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)?3.1捷聯(lián)式慣導算法概述?3.2姿態(tài)矩陣的計算?3.3姿態(tài)矩陣計算機執(zhí)行算法2010-03-1933.1捷聯(lián)式慣導算法概述捷聯(lián)式慣導算法?bibfbibP,R,H?,L,VE,VN捷聯(lián)式慣導航系統(tǒng)是一個信息處理系統(tǒng)，就是將載體上安裝的慣性儀表所測量的載體運動信息，經過計算處理成所需要的導航信息。b姿態(tài)矩陣計算加速度計組導航計算機VE??初始條件bSFVNnCbnSFb?intHPR陀螺儀組?ib捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)=信息處理系
2、統(tǒng)根據捷聯(lián)式慣導的應用和功能要求不同，計算的內容和要求，有很大的差別。常有SINS——StrapdownInertialNavigationSystemsSVRU——StrapdownVerticalReferenceUintSAHRS——StrapdownAttitudeandHeadingReferenceSystemsIMU——InertialmeasurementUnit捷聯(lián)式慣導算法b?ibfibbP,R,HEN?,L,V,V2010-03-194接聯(lián)式慣導的算法的基本內容?（1）系統(tǒng)的啟動和自檢測?（2）系統(tǒng)
3、初始化?（3）慣性儀表的誤差補償?（4）姿態(tài)矩陣的計算?（5）導航計算?（6）制導和控制信息的提取2010-03-195（1）系統(tǒng)的啟動和自檢測系統(tǒng)啟動后，各個部分的工作是否正常，要通過自檢測程序加以檢測，其中包括電源、慣性儀表、計算機以及計算機軟件。通過自檢測，發(fā)現(xiàn)有不正常，則發(fā)出告警信息(或故障碼)。系統(tǒng)的自檢測是保證系統(tǒng)進入導航狀態(tài)后能正常工作、提高系統(tǒng)可靠性的措施。2010-03-196（2）系統(tǒng)初始化為何要初始化？?給定載體（艦船、飛行器、車輛等）的初始位置（經度和緯度）和初始速度等初始信息。?導航平臺的初始對
4、準?慣性儀表的校準Calibration平臺式姿態(tài)矩陣的初始值用物理的方法來實現(xiàn)標度系數(shù)加速度計捷聯(lián)式陀螺儀進行測定漂移偏置2010-03-197（3）慣性儀表的誤差補償對捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)來說，由于慣性儀表直接安裝在載體上，因此，載體的線運動和角運動都引起較大的誤差。為了保證系統(tǒng)的精度，必須對慣性儀表的誤差進行補償，最好的補償方法是計算機補償。在計算機中通過專用的軟件來實現(xiàn)誤差補償。2010-03-198（4）姿態(tài)矩陣的計算姿態(tài)矩陣的計算是捷聯(lián)式慣導算法中最重要的一部分，也是捷聯(lián)式系統(tǒng)所特有的。不管捷聯(lián)式慣導應用和功能要求
5、如何，姿態(tài)矩陣的計算卻是不可少的。姿態(tài)矩陣算法是本章重點討論的內容。2010-03-199（5）導航計算導航計算就是把加速度計的輸出信息變換到導航坐標系，然后，計算載體速度、位置等導航信息。2010-03-1910（6）制導和控制信息的提取制導和控制信息的提取，載體的姿態(tài)既可用來顯示也是控制系統(tǒng)最基本的控制信息。此外，載體的角速度和線速度信息也都是控制載體所需要的信息。這些信息可以從姿態(tài)矩陣的元素和陀螺加速度計的輸出中提取出來。2010-03-1911捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)算法流程圖啟動自檢測初始化姿態(tài)陣計算迭代次數(shù)控制信息提取
6、返回92010-03-1912YES導航計算NO2010-03-19133.2姿態(tài)矩陣的計算捷聯(lián)式慣導中，載體地理位置就是地理坐標系相對地球坐標系的方位。而載體的姿態(tài)和航向則是載體坐標系相對于地理坐標系的方位關系。確定兩個坐標系的方位關系問題，是力學中的剛體定點轉到理論。在剛體定點轉動理論中，描述動坐標系相對參考坐標系方位關系的方法有多種。四參數(shù)法1843年發(fā)明的，首先在數(shù)學中引入四元數(shù)，以后用在剛體定位問題。凱里.克萊茵（Cayley-Klein）參數(shù)法，是在1897年提出的。九參數(shù)法基于方向余弦的概念，也稱方向余弦法
7、。三參數(shù)法歐拉角法，是歐拉在1776年提出的。四元數(shù)法。威廉.哈密頓(WilliamHamilton)在等效轉動矢量法3.2姿態(tài)矩陣的計算?3.2.1歐拉角法?3.2.2方向余弦法?3.2.3四元數(shù)法?3.2.4等效轉動矢量法2010-03-19143.2.1歐拉角法XbENU作為參考坐標系，則航向角H，縱搖角（俯仰角）P和橫搖角（橫滾角、傾斜角）R。就是一組歐拉角。歐拉角沒有嚴格的定義，根據需要，可以選用不同的歐拉角組。第一次轉動，可以繞三個軸中的任一個轉動，故有3種可能，第二次有2種可能，第三次也有2種可能。總共有1
8、2種可能。E'XbOUNH.'Zb'Yb''Xb''YYb''ZbbZbP.R.HPR一個動坐標系相對參考坐標系的方位，完全可以由動坐標系依次繞3個不同的軸轉動的3個轉角來確定。如把OXbYbZb作為動坐標系，2010-03-19152010-03-1916用歐拉角表示的姿態(tài)矩陣001????U?????0??N?0
