一种基于角速率的改进旋转矢量姿态更新算法 被引量：2

1

作者 王君 宋蔚阳 吴骁航 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2020年第3期38-42,共5页

为了提高姿态更新精度,提出了一种利用前周期角速率进行优化的改进旋转矢量姿态更新算法。通过对基于角速率的旋转矢量更新算法及其算法误差的推导,针对单子样、双子样、改进双子样算法在圆锥运动条件下情况进行了仿真,并开展跑车试验... 为了提高姿态更新精度,提出了一种利用前周期角速率进行优化的改进旋转矢量姿态更新算法。通过对基于角速率的旋转矢量更新算法及其算法误差的推导,针对单子样、双子样、改进双子样算法在圆锥运动条件下情况进行了仿真,并开展跑车试验。仿真结果表明,在高动态的圆锥运动条件下,利用前周期角速率的优化双子样算法,比传统的姿态更新算法具有更高的精度;跑车试验结果验证了算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 姿态更新算法 误差补偿 旋转矢量 优化算法

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一种基于改进旋转矢量的低成本多数据融合姿态更新算法 被引量：1

2

作者 王君 赵苑辰 李涛 《电子技术与软件工程》 2021年第24期125-127,共3页

本文推导了一种基于改进旋转矢量的低成本多数据融合姿态更新算法。首先,为…解决低成本惯性器件精度低、噪声大、误差随时间快速增长、不满足长时姿态测量的问题,增加了基于单基线GNSS速度的姿态估计补偿。其次,针对旋转矢量不同子样... 本文推导了一种基于改进旋转矢量的低成本多数据融合姿态更新算法。首先,为…解决低成本惯性器件精度低、噪声大、误差随时间快速增长、不满足长时姿态测量的问题,增加了基于单基线GNSS速度的姿态估计补偿。其次,针对旋转矢量不同子样算法和改进算法,开展圆锥运动条件下的仿真;仿真结果表明,在给定运动条件下,改进旋转矢量的优化双子样算法具有更高的精度。最后结合跑车实验的结果,验证了本文提出的算法能够正确对姿态进行估计,且有效地提高姿态精度。 展开更多

关键词 姿态更新算法 旋转矢量 优化算法 信息融合

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高精度捷联惯导姿态更新优化算法研究 被引量：15

3

作者 吴军 鲍其莲 《电子测量技术》 2010年第2期49-52,共4页

介绍了捷联惯导姿态更新算法中的旋转矢量算法。在传统的旋转矢量算法的基础上,提出一种新的航姿算法,并分析了此算法在典型圆锥运动输入下的误差。新航姿算法是利用增加一个角速度拟合参数来估算算法误差,进而优化姿态更新的方法。与... 介绍了捷联惯导姿态更新算法中的旋转矢量算法。在传统的旋转矢量算法的基础上,提出一种新的航姿算法,并分析了此算法在典型圆锥运动输入下的误差。新航姿算法是利用增加一个角速度拟合参数来估算算法误差,进而优化姿态更新的方法。与传统的旋转矢量算法比较,算法无需计算误差四元素,新算法更为简单明了,为改进旋转矢量算法提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 捷联惯导 姿态更新算法 旋转矢量 三子样 优化算法

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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

4

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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捷联惯导姿态算法若干问题的研究 被引量：11

5

作者 张士邈 刘放 秦永元 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2002年第2期1-6,共6页

研究了捷联系统姿态更新的等效旋动矢量算法,并以锥运动为条件,对等效旋动矢量算法进行了优化。此外还对四元数、旋动矢量及其优化算法进行了仿真比较,仿真结果表明:等效转动矢量算法的精度明显优于四元数算法,且等效转动矢量的采样频... 研究了捷联系统姿态更新的等效旋动矢量算法,并以锥运动为条件,对等效旋动矢量算法进行了优化。此外还对四元数、旋动矢量及其优化算法进行了仿真比较,仿真结果表明:等效转动矢量算法的精度明显优于四元数算法,且等效转动矢量的采样频率越高,姿态更新算法的精度就越高。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 锥运动 四元数 等效旋动矢量 仿真比较 采样频率 姿态更新算法

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一种单子样旋转矢量姿态算法 被引量：14

6

作者 杨胜 房建成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期780-785,共6页

旋转矢量姿态算法可有效抑制高动态环境下捷联惯导系统(SINS)产生的圆锥误差。当直接应用多子样旋转矢量姿态算法时,会降低系统姿态更新频率;若要保持姿态更新频率,则需要提高采样频率,从而增加了导航计算机的硬件负担,并导致量化误差... 旋转矢量姿态算法可有效抑制高动态环境下捷联惯导系统(SINS)产生的圆锥误差。当直接应用多子样旋转矢量姿态算法时,会降低系统姿态更新频率;若要保持姿态更新频率,则需要提高采样频率,从而增加了导航计算机的硬件负担,并导致量化误差突出。针对上述不足,提出了一种利用当前及前N个姿态更新周期角增量的单子样旋转矢量姿态算法,并在典型圆锥运动条件下推导了算法补偿项系数。此外,由于陀螺输出经过数字滤波处理后其幅频特性的改变会影响圆锥误差的补偿效果,根据滤波器特性推导了单子样旋转矢量姿态算法的修正算法,以便于在工程中推广应用。该算法在不降低姿态更新频率的同时,可获得较高的解算精度,适于高动态环境应用,实验结果验证了上述算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 姿态更新算法 旋转矢量 单子样 数字滤波

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捷联惯导四元数的四阶龙格库塔姿态算法 被引量：16

7

作者 史凯 刘马宝 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期61-65,共5页

针对捷联惯导姿态更新算法高精度、结构复杂度低的需求,为了满足常规武器工程化的需求,提出捷联惯导四元数的四阶龙格库塔姿态解算算法.根据载体初始姿态角确定姿态转换矩阵,由姿态转换矩阵确定四元数初值,用四阶龙格库塔法解四元数微... 针对捷联惯导姿态更新算法高精度、结构复杂度低的需求,为了满足常规武器工程化的需求,提出捷联惯导四元数的四阶龙格库塔姿态解算算法.根据载体初始姿态角确定姿态转换矩阵,由姿态转换矩阵确定四元数初值,用四阶龙格库塔法解四元数微分方程,更新四元数,从而根据四元数与姿态角之间对应关系解算弹体姿态角.120迫弹平台仿真结果验证了四阶龙格库塔姿态更新算法的正确性,姿态解算精度0.01°,开发实用化样机进行实际抛洒实验,结果表明,该算法切实可行,可工程化使用. 展开更多

关键词 捷联惯导 姿态更新算法 四阶龙格库塔法 四元数

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高精度捷联惯导姿态算法的性能分析 被引量：2

8

作者 徐志浩 周召发 +2 位作者 徐梓皓 常振军 郭琦 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第7期25-28,共4页

针对不可交换性误差一般采用多子样旋转矢量法对其进行补偿,但传统多子样旋转矢量法在大半锥角或者其他更为复杂的角运动条件下,性能会有所退化,新出现的多子样四元数算法和方向余弦算法没有显式地考虑不可交换性误差,直接求解姿态微分... 针对不可交换性误差一般采用多子样旋转矢量法对其进行补偿,但传统多子样旋转矢量法在大半锥角或者其他更为复杂的角运动条件下,性能会有所退化,新出现的多子样四元数算法和方向余弦算法没有显式地考虑不可交换性误差,直接求解姿态微分方程。为了综合比较这些算法的性能,在圆锥运动和大角度机动条件下对其进行仿真分析,采用理想和非理想采样两种数据条件,同时变换不同的采样频率,并比较了算法的计算负担。结果表明,在理想条件下,新算法的周期性误差小于旋转矢量法,且子样数的增加使新算法精度明显提高;对比理想与非理想采样两种情况,算法精度相差4~5个数量级。3种算法各有优缺点,需要对惯性器件数据进行充分补偿才能完全发挥算法的精度潜力。 展开更多

关键词 捷联惯导 姿态更新算法 圆锥运动 大角度机动 量化误差

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基于飞行仿真的捷联惯导算法测试平台 被引量：10

9

作者 李军伟 程咏梅 +2 位作者 陈克喆 陈思静 宋春华 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期530-535,共6页

针对捷联惯导算法测试中真实飞行轨迹数据难以获得的问题,建立了一种基于飞行仿真的捷联惯导算法测试平台。首先构建了测试平台的系统结构,在建立六自由度非线性飞机数学模型基础上,采用Stateflow实现了预定航迹多模态的飞行仿真,并通... 针对捷联惯导算法测试中真实飞行轨迹数据难以获得的问题,建立了一种基于飞行仿真的捷联惯导算法测试平台。首先构建了测试平台的系统结构,在建立六自由度非线性飞机数学模型基础上,采用Stateflow实现了预定航迹多模态的飞行仿真,并通过坐标变换将飞行参数转换为测试基准轨迹数据;然后根据捷联惯导系统原理,由测试基准轨迹参数推导出陀螺仪和加速度计的理想输出,并对其误差进行建模,由此获得惯性组件的模拟输出数据;最后通过两种不同的姿态更新算法进行惯导解算并比较。仿真实验结果表明:产生的测试基准数据符合飞行力学的特点,很好地反映了飞机的动态特性,可以有效地评估不同捷联惯导算法的性能。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 轨迹发生器 飞行仿真 坐标变换 姿态更新算法

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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

10

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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捷联惯导中求解圆锥误差系数的通用算法 被引量：7

11

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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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

12

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LabVIEW的捷联惯性导航算法研究平台 被引量：3

13

作者 王俊璞 王哲 田蔚风 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第1期12-15,共4页

为了研究利用LabVIEW仿真技术评估各种捷联惯导姿态更新算法的可行性,建立了基于LabVIEW的捷联惯性导航算法研究平台。该平台采用LabVIEW图形化编程软件编成,遵循了平台功能设计模块化和结构化的要求;通过设定轨迹参数生成模拟的惯性敏... 为了研究利用LabVIEW仿真技术评估各种捷联惯导姿态更新算法的可行性,建立了基于LabVIEW的捷联惯性导航算法研究平台。该平台采用LabVIEW图形化编程软件编成,遵循了平台功能设计模块化和结构化的要求;通过设定轨迹参数生成模拟的惯性敏感器数据,对两种不同的导航姿态更新算法进行了比较。实验结果表明,该平台能够有效地评估不同捷联惯性导航算法的性能,克服了传统平台编程复杂、扩展性差的缺点,为进一步使用LabVIEW进行组合导航系统仿真奠定了基础。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 LABVIEW 姿态更新算法 仿真

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激光陀螺捷联惯导系统导航算法设计 被引量：2

14

作者 谢波 秦永元 万彦辉 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第6期965-969,977,共6页

结合工程实际应用,充分考虑激光陀螺捷联惯导系统(RLG SINS)的特性,设计出了一套完整的RLGSINS导航算法,包括姿态更新算法、速度更新算法和位置更新算法。在姿态更新算法中考虑圆锥补偿算法,推导了等效旋转矢量的递推算法;在速度更新算... 结合工程实际应用,充分考虑激光陀螺捷联惯导系统(RLG SINS)的特性,设计出了一套完整的RLGSINS导航算法,包括姿态更新算法、速度更新算法和位置更新算法。在姿态更新算法中考虑圆锥补偿算法,推导了等效旋转矢量的递推算法;在速度更新算法中考虑划船误差补偿算法,推导了划船误差补偿递推算法。大量的车载实验表明,所设计各部分的算法能协调一致工作,解决了RLG SINS高速姿态和速度更新与导航计算机速度间的矛盾,保证了系统在高动态条件下的导航算法精度,可充分发挥激光陀螺的优势,提高RLG SINS的导航精度。 展开更多

关键词 激光陀螺捷联惯导系统(RLG SINS) 姿态更新算法 速度更新算法 位置更新算法

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修正型罗德里格斯参数在旋转弹上的应用(英文) 被引量：1

15

作者 余建 高爽 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1766-1772,共7页

光纤陀螺可应用于旋转弹导航上,以提高其精确打击能力。基于光纤陀螺的捷联惯性导航系统是实现这一目的的重要手段之一。其中,姿态更新算法是捷联惯性导航系统的核心。针对旋转弹短时、近程的特点,提出一种基于修正型罗德里格斯参数的... 光纤陀螺可应用于旋转弹导航上,以提高其精确打击能力。基于光纤陀螺的捷联惯性导航系统是实现这一目的的重要手段之一。其中,姿态更新算法是捷联惯性导航系统的核心。针对旋转弹短时、近程的特点,提出一种基于修正型罗德里格斯参数的全姿态更新算法,并给出适合旋转弹姿态确定的数学模型。仿真结果表明与传统姿态更新算法相比较,新算法可以更有效的抑制不可交换误差,降低跟随时间的累积误差,减少高动态环境下的计算量,提高算法结算的速度和精度。 展开更多

关键词 光纤陀螺 旋转弹 修正型罗德里格斯参数 姿态更新算法

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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：7

16

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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