捷联惯导系统划船效应补偿算法研究

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船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法

总第２２１期
２１０２年第２期
舰船电子工程
ＳｉｅｔｏｉＥｎｉｅｒｎｈｐＥｌｃｒｎｃｇｎｅｉｇ
Ｖｏ２Ｎｏ２Ｌ３．
４９
船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法
柴永利张
且对准精度满足中等精度捷联惯导系统要求。关键词捷联惯性导航系统；快速对准；阶调平回路；加权求平均三
Ｕ６６１６．中图分类号
ＦａｔＡｌｎｅｔＡｌｏｉｈＢａｅｎＩｅｔａｒｍｅｆｒＳｉｂａｄＳＮＳｓｉｍｎｇｒｔｍｓｄｏｎｒｉｌＦａｏｈｐｏｒＩｇ
ｔｎｏｈａｉａｉｎｌａｃｌｒｔｏｎｔｅｂｓｎｒｉｌｒｍｅｉａｃｌｔｄｄｒｃｌｎｍｏｔｄｂｓｄｏｈｖｒｇｌｏｉｈｂｉ — ｉｆｔｅｇｒｖｔｔａｃｅｅａｉｎｉｈａｅｉｅｔａａｓｃｌｕａｅｉｅｔｙａｄｓｏｈｅａｅｎｔｅａｅａｅａｇｒｔｍｙｗｅｇｈｏｏｆｔｇ．Ａｃｏｄｎｏｔｒｖｔｔｏａｃｅｅａｉｎｐｅｅｔｈｏｉｇｍｏｉｎｉｈｎｒｉｌｆａｅｙｕｓｎｈｅｉｆｒｔｏｆｔａｉａｉｎｌｉｎｃｒｉｇｔｈｅｇａｉａｉｎｌｃｌｒｔｒｓｎｓｔｅｃｎｎｔｎｔｅｉｅｔａｒｍ，ｂｉｇｔｎｏｍａｉｎｏｈｅｇｒｖｔｔｏａａｏｏ
ｅｐｅｉｎｓｕｓｄｔａｉａｅｔｅｆａｉｉｉｆｔｅａｉｎｎｔｄＥｘｅｉｎｅｕｔｈｗｈｔｈｅｐｅｉｉｎｏｆｈａｔｉｉｉｌｌｎｅｔｘｒｍｅｔｉｅｏｖｌｔｈｅｓｂｌｔｏｈｌｍｅｔｍｅｈｏ．ｄｙｇｐｒｍｅｔｒｓｌｓｓｏｔａ，ｔｒｃｓｏｅｆｓｔｉｍｎｔｎａａｇ

第5讲：划船误差(2-2)

5．划船误差参考系中的位置矢量5.1 导航方程与解算P 点相对于空间固定轴系的加速度为ii dt r d a 22=三个理想的加速度计可提供P 点比力的测量值G dt rd f i−=22导航方程：G f dt rd i+=22式中，G 为质量引力加速度矢量。

在近地面导航时，常常需要知道运载体在旋转参考坐标系中相对于地球的速度和位置。

参考系的转动会产生附加的外部力，根据哥氏定理，在地球上观察到的位置矢量的变化率，即运载体相对于地球的运动速度为r dt r d dt r d V ie ie e ×−==ω对上式两边求绝对变化率，并再次使用哥氏定理，其中相对变化率在系求取，则得到惯导系统的基本方程n ()g V f V enen ie en +×+−=ωω2& 式中，r G g ie ie ××−=ωω。

导航方程可以在任意选定的参考坐标系中解算，此时应将导航方程投影到参考系中。

在传统的捷联惯性导航系统中，要获取载体的速度信息和位置信息，就需要在导航参考坐标系中对比力信号进行积分。

5.2 捷联系统划船误差机理分析设导航坐标系选取地理坐标系，则计算载体相对地球速度的方程为n ()n n en n en n ie b n b n en g V f C V +×+−=ωω2&方便起见，省略地速nen V 的上下标。

将上式在[]1,+k k t t 时间段内积分，有()[]∫∫++×+−++=+1121k kk kt t n enn ie nt t bn b k k dtV g dtf C V V ωω在一般情况下，可以将看成常量，但在高动态环境下，就应该考虑在速度积分时间段内姿态矩阵的变化。

nb C对比力项在[]1,+k k t t 时间段内积分，记∫+=1k kt t bn bndtf C u有()()()()∫+=1k kt t bk b t b k n k b ndt f C C u利用旋转矢量Tz y x ],,[φφφ=Φ，有()()22][)cos 1(][sin ×Φ−+×Φ+=φφφφI C k b t b在很短的速度更新周期k k t t T−=+1内，旋转矢量Φ可近似为∫+=≈Φ1k kt t bdt ωαφφ≈sin21)cos 1(2≈−φφ 式中，α为角增量。

捷联惯性导航系统的解算方法课件

02
CATALOGUE
捷联惯性导航系统组成及工作原理
主要组成部分介绍
惯性测量单元
包括加速度计和陀螺仪，用于测量载体在三个正交轴上的加速度和角速度。
导航计算机
用于处理惯性测量单元的测量数据，解算出载体的姿态、速度和位置信息。
控制与显示单元
用于实现人机交互，包括设置导航参数、显示导航信息等。
工作原理简述
学生自我评价报告
知识掌握情况
学生对捷联惯性导航系统的基本原理、解算方法和实现技术有了深入的理解和掌握。
实践能力提升
通过实验和仿真，学生的动手实践能力得到了提升，能够独立完成相关的实验和仿真验证。
团队协作能力
在课程项目中，学生之间的团队协作能力得到了锻炼和提升，能够相互协作完成项目任务。
对未来发展趋势的预测和建议
捷联惯性导航系统的解算方法课件
CATALOGUE
目录
• 捷联惯性导航系统概述 • 捷联惯性导航系统组成及工作原理 • 捷联惯性导航系统解算方法 • 误差分析及补偿策略 • 实验验证与结果展示 • 总结与展望
01
CATALOGUE
捷联惯性导航系统概述
定义与基本原理
定义
捷联惯性导航系统是一种基于惯性测量元件（加速度计和陀螺仪）来测量载体（如飞机、导弹等）的加速度和角速度，并通过积分运算得到载体位置、速度和姿态信息的自主导航系统。
01
高精度、高可靠性
02
多传感器融合技术
随着科技的发展和应用需求的提高，捷联惯性导航系统需要进一步提高精度和可靠性，以满足更高层次的应用需求。
为了克服单一传感器的局限性，可以采用多传感器融合技术，将捷联惯性导航系统与其他传感器进行融合，提高导航系统的性能和鲁棒性。

一种新的船用捷联惯导系统阻尼算法

一种新的船用捷联惯导系统阻尼算法随着航运工业的不断发展，船舶导航系统也越来越得到了广泛的应用。

捷联惯导系统是现代导航系统中使用最广泛的一种，其具有高精度、长稳定性、无需外界支持等优势。

而在以往的航行过程中，捷联惯导系统在遇到海浪等环境因素时容易出现抖动，对航行稳定性造成了很大影响。

为了解决这个问题，我们提出了一种新的船用捷联惯导系统阻尼算法。

传统的阻尼算法是通过增加阻尼器的负载，使得惯性元件动能逐渐消耗来达到减少捷联惯导系统抖动的目的。

但这种方式会极大地增加系统的成本，同时也会使得系统的响应速度下降。

而我们的新算法则采用了多层次、多维度的动态阻尼控制策略，在保持系统灵敏度的同时，实现了抖动的最佳消除。

我们的新算法的主要特点如下：1.多层次阻尼控制策略我们的算法通过设置多层次的阻尼控制，使得阻尼器对系统的影响逐渐加重。

在海浪等恶劣环境下，我们可以根据船舶状态进行智能控制，选择适当的阻尼级别来抵消环境带来的影响。

2.多维度阻尼控制策略除了多层次的控制外，我们的算法还对系统的多个维度进行了分层控制。

这样可以更好地适应不同的风险、不同的航行模式，同时还可以更加灵活地应对突发状况。

3.动态自适应控制策略我们的算法还利用了机器学习技术，通过对实际航行数据的学习，实现了动态自适应的控制。

这样可以随着航行时不断变化的环境因素，实现对抖动的实时响应。

通过以上特点的结合，我们的新算法可以有效地消除捷联惯导系统的抖动，提升船舶导航系统的稳定性和精度。

与传统算法相比，我们的算法成本更低，响应速度更快，适用范围更广。

总之，我们的船用捷联惯导系统阻尼算法在航运工业中具有非常广泛的应用前景。

希望未来可以得到更多实际应用的机会，并为航运行业的发展作出更多贡献。

为了更好地支持上面提出的船用捷联惯导系统阻尼算法，我们可以列出相关数据并进行分析。

以下是几个可能对算法性能有影响的数据指标：1.海浪高度和周期海浪的高度和周期是船舶航行中最重要的环境因素之一。

捷联惯性导航系统的解算方法

b nbz
CC
RP
0 0
H.
C
R
P0. 0
R0.
0
2010-03-19
整理课件
Yb'' Yb Yb' H
N
17
b nbx b nby
cos
0
R
b nbz
sin R
P. cos R 0
R.
0
1
H. sin R 0
0 sin R cos P P.
1
sin P R.
kb jn
ib j
kn k
b n kb kn
2010-03-19
21
整理课件
固定矢量的坐标变换
矢量的坐标变换
固定矢量的坐标变换是一个在空间大小和方向都不变的矢量在两个不同方位的坐标系轴向分量之间的变换关系，也即同一个矢量在两个不同的坐标系轴向投影之间的变换关系。
旋转矢量的坐标变换
是指一个矢量大小不变，但在方向上转动了一个位置，这个矢量转动前和转动后在同一个坐标系轴向分量之间的变换关系。
2010-03-19
22
整理课件
固定矢量的坐标变换
一个矢量r，写成载体坐标系轴向分量形式：
r X bib Yb jb Z b kb r bT b
rb
X Y
b
b
ib j
b
Zb
kbb
b:载体坐标系 n:地理坐标系
同一个矢量r，如果写成地理坐标系轴向分量形式：
r X nin Yn jn Z n k n r nT n 由于r是同一个矢量，故
惯性导航系统原理
1
整理课件
3 捷联式惯导系统

捷联惯导系统的算法研究及其仿真实现(捷联惯导系统的发展趋势初始对准技术的发展与研究现状)

捷联惯导系统的算法研究及其仿真实现Study and Simulation of Strapdown Inertial Navigation System1.1.3捷联惯导系统的发展趋势捷联式惯导系统是从20世纪60年代初开始发展起来的。

20世纪70年代以来，作为捷联系统的核心部件—惯性测量装置和计算机技术有了很大发展，而电子技术、计算机技术、现代控制理论的不断进步，为捷联惯性技术的发展创造了有利条件。

在硬件方面，新一代惯性器件如激光陀螺、光纤陀螺的成功研制，为捷联惯导的飞速发展打下了物质基础。

进入20世纪80-90年代，在航天飞机、宇宙飞船、卫星等民用领域及各种战略、战术导弹、军用飞机、反潜武器、作战舰艇等军事领域开始采用动力调谐式陀螺、激光陀螺和光纤式陀螺的捷联惯导系统。

其中激光陀螺和光纤式陀螺是捷联惯导系统的理想器件。

激光陀螺具有角速率动态范围宽、对加速度和震动不敏感、不需温控、启动时间特别短和可靠性高等优点。

激光陀螺惯导系统己在波音757/767、A310民机以及F-20战斗机上试用，精度达到 1.85km/h 的量级。

20世纪90年代，激光陀螺惯导系统估计占到全部惯导系统的一半以上，其价格与普通惯导系统差不多，但由于增加了平均故障间隔时间，其寿命期费用只有普通惯导系统的15%-20%。

光纤陀螺实际上是激光陀螺中的一种，其原理与环型激光陀螺相同，它克服了由激光陀螺闭锁带来的负效应，具有检测灵敏度和分辨率极高、启动时间极短、动态范围极宽、结构简单、零部件少体积小、造价低、可靠性高等优点。

采用光纤陀螺的捷联航姿系统已用于战斗机的机载武器系统及波音777飞机中。

波音777由于采用了光纤陀螺的捷联惯导系统，其平均故障间隔时间可高达20000h。

采用光纤陀螺的捷联惯导系统被认为是一种极有发展前途的导航系统。

而随着航空航天技术的发展及新型惯性器件关键技术的陆续突破，捷联惯导系统的可靠性、精度将会更高。

光纤陀螺捷联惯导系统速度算法的改进研究

（ｌｇｆＯｐｏｅｅｔｏｉＳｉｎｅａｄＥｎｉｅｒｎＣｏｌｅｏｔ－ｌｃｒｎｃｃｅｃｎｇｎｅｉｇ．ＮａｉｎｌＵｎｖｒｉｙｏｆｎｅＴｅｈｏｏｙ，ａｇｈ１０３，Ｃｈｎ）ｅｔａｉｅｓｔｆＤｅｅｓｃｎｌｇＣｈｎｓａ４０７ｏｉａ
ｎｅｓｕｌｎｏｐｎｓｔｏｎａｇｉｈａｏｐｓｄａｔｍｉｅｎｄｔｘｐｅｓｏｎｏｆｓｕｌｎｒｏｒｏｆｔｉｌｏｒｔｗｃｌｉｇｃｍｅａｉｌｏｒｔｍｗｓｐｒｏｅｎｄｏｐｉｚｄａｈｅｅｒｓｉｃｌｉｇｅｒｈｓａｇｉｈｍａｅｉｅｗｓｄｒｖｄ．Ｓｉｕａｉｎｓａｅｐｒｏｒｅｉｈｉｄｃｔｈａｈｍｐｒｖｄａｇｒｔｍｌｔｏｒｅｆｍｄｗｈｃｎｉａｅｔｔｔｅｉｏｅｌｏｉｈｍｓｍｏｒｃｕａｅｔａｈｅｔａｔｏｌｏｎｓｉｅａｃｒｔｈｎｔｏｓｒｄｉｉｎａｅ．
ＡｂｔａｔＵｎｄｒｔｏｎｄｔｏｎｏｆｈｇｄｙｍｉｎｇｕａｏｉｒｖｂｒｔｏｎｅｉｏｎｅ，ｏｎｉｍｅｎｏｒｃｅｈｃｌｎｒｏｓｒｃ：ｅｈｅｃｉｉｉｈｎａｃａｌｒｍｔｏｎｏｉａｉｎｖｒｍｎｔｃｆｒｄａｄｃｒｅｔｄｔｅｓｕｌｉｇｅｒｒｗａｍｐｔｎｔｔａｃｌｔｈｅｓｅｄｏｔａｄｏｎｉｒｉｙｔｍ．ＩｅｒｌｔａｉｉｎａｅｏｃｔｌｏｒｔｍｓｏｆｓｒｐｄｗｎｉｒｉｌｓｉｏｒａＯｃｌｕａｅｔｐｅｆｓｒｐｗｎｅｔａｌｓｓｅｎｇｎｅａ，ｒｄｔｏｌｖｌｉｙａｇｉｈｔａｏｎｅｔａ

船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法

船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法1. 前言- 引言：船舶导航系统的发展及其重要性- 目的：介绍船用捷联惯性导航系统及其快速对准算法的原理和应用- 论文结构：本文共分五个章节，分别为：- 第一章：船用捷联惯性导航系统的概述- 第二章：捷联惯性导航系统的原理- 第三章：捷联惯性导航系统的对准方法综述- 第四章：船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法- 第五章：结论与展望2. 船用捷联惯性导航系统的概述- 船用导航系统的需求- 船用捷联惯性导航系统的定义- 船用捷联惯性导航系统的组成和工作原理3. 捷联惯性导航系统的原理- 加速度计和陀螺仪的原理与特点- 惯性测量单元（IMU）的工作原理和结构组成- 惯性测量误差及影响因素分析4. 捷联惯性导航系统的对准方法综述- 对准的定义及意义- 惯性导航系统的对准方法分类- 对准误差评价指标及优化方法5. 船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法- 快速对准算法的基本思想- 粗对准的实现方法与流程- 精确对准的实现方法与流程- 快速对准算法的实验结果与分析6. 结论与展望- 总结本文的主要研究内容和成果- 展望捷联惯性导航系统在船舶导航领域的应用前景和发展方向。

第一章：船用捷联惯性导航系统的概述1.1 船用导航系统的需求船舶是大海上的移动基地，船舶导航系统对于航行的安全和准确至关重要。

传统的船舶导航系统主要依赖于全球定位系统（GPS）、电子海图和罗盘等设备，但是这些设备都存在着一定的局限性。

首先，GPS在某些地区或气象条件下会受到干扰或信号遮挡，影响船舶的准确导航。

其次，电子海图只能提供基本的航线规划，而无法反映船舶的实际情况。

最后，传统的罗盘系统需要受到地球磁场的影响，导致精度不高。

因此，船用捷联惯性导航系统应运而生。

捷联惯性导航系统是一种基于惯性测量原理的导航系统，通过加速度计和陀螺仪等传感器来测量物体的线性和角速度运动，从而计算出物体的位置、姿态和速度等信息。

船用捷联惯导系统的姿态算法研究_许刚

图 3 采用等效转动矢量法的姿态误差
3. 2 仿真计算仿真条件同 2. 2节 , 采样周期为 0. 1 秒 , 则利用等效转动矢量法的姿态计算结果如图 3所示。从图中可以看出 ,在不增加采样频率的前提下 , 采用等效转动矢量法得到的姿态误差明显减小 , 到 10- 7度数量级 , 且纵摇角
· ·
γ = γ mω r co s(ω rt + pr )
mω p cos(ω pt θ = θ + pp ) ·
Χ= Χmω y cos(ω yt + py )
b 速度在 b 系上的投影 ω nb ( t )为
( 2)
图 1 采样间隔为 0. 1 秒时的姿态误差
·
则机体坐标系 b相对地理坐标系 n的旋转角
=
2 θ ω ω 1 cos2 1 t 1-
2 bθ si n4ω 1 t cos2ω 1t
( 15)
φ = (Υ Υ) ( 9) 表示旋转矢量的大小 (角度 )。由式 ( 7)可知 ,
T 1 /2
2 3 - 2a θ ω 1 sin ω 1 t b 当从陀螺的输出得到 ω nb后 ,利用式 ( 11)求得
m sin(ω pt θ = θ + pp )
Χ= Χm sin(ω yt + py )+ K
式中 ,γ m ,θ m , Χm 为摇摆角幅度 , ω i= 2 π / Ti 为摇摆角频率 , Ti 为摇摆周期 , Pi 为初相角 , i= r, p, y 分别表示横摇、纵摇和航向。其导数运动方程为
2 船舶摇摆运动下的姿态算法及仿真 2. 1 姿态算法选取捷联系统的坐标系为 : 惯性坐标系 i, 地球坐标系 e, 地理坐标系 n(东、北、天 )和机体坐标系 b 。设船舶摇摆的横摇角为 γ ,纵摇角为 θ , 航向角 Χ , 真实航向为 K, 其运动方程为

惯导原理捷联惯导基本算法与误差课件

时间漂移误差
由于陀螺仪和加速度计随时间变化的稳定性问题导致的偏差，这种误差通常需要通过实时滤波和数据融合技术来减小。
05
提高捷联惯性导航精度的策
略
采用高性能的惯性传感器
陀螺仪
陀螺仪是惯性导航系统中的重要组成部分，能够测量载体在三个轴向的角速度。采用高性能的陀螺仪可以提高捷联惯性导航系统的精度。
粒子滤波是一种基于贝叶斯推断的非线性滤波算法，能够处理非线性、非高斯系统。采用粒子滤波可以提高捷联惯性导航系统在复杂环境下的性能。
利用外部信息进行修正
GPS修正
全球定位系统（GPS）是一种高精度的导航系统，能够提供准确的位置和时间信息。利用GPS信息对捷联惯性导航系统进行修正可以提高其精度。
无线通信修正
利用无线通信网络，接收外部信息对捷联惯性导航系统进行修正可以提高其精度。例如，接收差分 GPS信号、无线电导航信号等。
06
捷联惯性导航发展趋势与挑
战
技术升级与改进
器件性能提升
随着微电子、精密制造等技术的进步，捷联惯性导航系统的器件性能得到不断提升，为实现更高
精度的导航提供了基础保障。
算法优化
04
捷联惯性导航误差分析
系统误差
零偏误差
由于陀螺仪和加速度计的制造和安装偏差导致的固定偏差，这种误差通常很难通过校准消除。
刻度系数偏差
由于陀螺仪和加速度计的刻度系数不准确导致的误差，需要通过校准消除。
安装误差
由于陀螺仪和加速度计在系统中的安装位置不准确导致的误差，这种误差通常很难通过校准消除。
随机误差
陀螺仪随机漂移误差
由于陀螺仪内部的热噪声和机械噪声导致的随机偏差，这种误差通常需要通过滤波和数据融合技术来减小。

惯导划桨效应补偿

惯导划桨效应补偿：原理、影响及补偿策略一、引言惯性导航系统（INS）是现代导航技术中的重要组成部分，广泛应用于航空、航天、航海等领域。

然而，在实际应用中，由于载体运动状态的变化，惯性导航系统常常受到各种误差的影响，其中划桨效应是一种常见的误差源。

本文将对惯导划桨效应补偿进行详细解析，包括其原理、影响及补偿策略等方面，以期为提高惯性导航系统的精度和稳定性提供有益参考。

二、惯导划桨效应的原理划桨效应是指在载体运动中，由于惯性测量单元（IMU）的敏感轴与载体运动方向不重合，导致IMU测量到的加速度和角速度与实际值之间存在偏差。

这种偏差会随着载体运动状态的变化而变化，进而影响到惯性导航系统的定位精度。

划桨效应的产生主要是由于IMU安装误差和载体姿态变化两个方面引起的。

在安装IMU时，由于安装误差的存在，使得IMU的敏感轴与载体坐标系之间存在一定的夹角。

当载体发生姿态变化时，这个夹角会导致IMU测量到的加速度和角速度与实际值之间存在偏差。

此外，载体在运动过程中还可能受到外部干扰，如气流扰动、海浪等，这些干扰也会对IMU的测量结果产生影响，进一步加剧划桨效应。

三、惯导划桨效应对惯性导航系统的影响惯导划桨效应对惯性导航系统的影响主要体现在以下几个方面：定位精度下降：划桨效应会导致IMU测量到的加速度和角速度与实际值之间存在偏差，进而影响到惯性导航系统的定位精度。

长时间积累下来，这种偏差会导致定位误差逐渐增大，影响导航系统的性能。

系统稳定性降低：划桨效应的存在会使得惯性导航系统的输出结果不稳定，容易出现抖动和漂移现象。

这不仅会影响导航系统的使用体验，还可能导致载体在运动过程中发生偏差，甚至引发安全事故。

数据处理复杂度增加：为了减小划桨效应对惯性导航系统的影响，需要对IMU的测量数据进行补偿处理。

这会增加数据处理的复杂度，对导航系统的实时性和可靠性提出更高的要求。

四、惯导划桨效应的补偿策略为了减小惯导划桨效应对惯性导航系统的影响，可以采取以下补偿策略：安装校准：在安装IMU时，应尽可能减小安装误差，确保IMU的敏感轴与载体坐标系之间的夹角尽可能小。

捷联惯导中的划船效应及其补偿算法

1 2 Bξ 。 2
假设传感器增量在一个循环周期内进行速度采样，对（19）式线性斜坡模型在每个循环周期内用传感器采样两次，姿态算法为二采样，于是有：
t +T / 2
∆è 1 =
∫ t
ù dξ = A (
T 1 T )+ B ( ) 2 2 2 2 T 3 T )+ B ( ) 2 2 2 2
t +T
A
同理可得：
=
1 4 (3 ∆ è 1 − ∆ è 2 )， B = 2 ( − ∆ è 1 + ∆ è 2 ) T T
（19）
C=
1 4 (3 ∆ v1 − ∆ v 2 )， D = 2 ( − ∆ v1 + ∆ v 2 ) T T
（20）
把（16）式带入（12）可计算出积分项的优化算法：
δ un = 1
b ù =[ 2ð f θ x cos(2ð ft )
0
0 ] ， f b =[0
Ay sin(2ð ft + φ )
0]
（13）
设 á =
∫ù dt ， v
b tk
tk + 1 t
t
=
∫f
tk
b
t
b
dt ，式中 θ x 是角运动幅值， Ay 是线性振荡速度的振幅。
把（13）式带入（12）式可知在 z 轴上会产生增量：
δ u zn =
1 2
b b ∫ ( ∫ ù dt × f −ù × f dt ) dt = b tk tk tk
∫
t
sin 2πf (t k +1 − t k ) 1 ]， θ x A y cos φ [ t k +1 − t k − 2πf 2

捷联惯导系统划船效应补偿算法研究

- 1Π315 - 31Π3 465 - 733Π45 045 1 097Π45 045
54Π105 168Π315 1 277Π2 310 5 717Π10 010 35 303Π60 060
92Π105 262Π315 2 762Π3 465 69 337Π90 090 4 489Π6 606
214Π105 656Π315 7 321Π3 465 96 163Π45 045 77 531Π36 036
表 1 各划船效应补偿算法的系数
子样数
算法 Δθm - 1 ( - 4)
Δθm - 1 ( - 3)
Δθm - 1 ( - 2)
Δθm - 1 ( - 1)
角增量 Δθm (1)
Δθm (2)
Δθm (3)
Δθm (4)
1 22
3
1Π140
- 1Π30 - 13Π210
2Π3 11Π15 323Π420
[ 2 ] Ignagni M B. Duality of optimal strapdown sculling and coning com2 pensation algorithms[J ] . Navigation : Journal of the Institute of Nav2 igation , 1998 , 45 (2) : 85～95.
2第00217
年卷
12 月第6期
北京航空航天大学学报 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics
December 2001 Vol. 27 No16
捷联惯导系统划船效应补偿算法研究
耿延睿王养柱崔中兴

基于对偶四元数的圆锥及划船误差补偿改进算法

基于对偶四元数的圆锥及划船误差补偿改进算法邢丽;熊智;刘建业;杭义军【摘要】为提高高动态环境下的对偶四元数捷联惯性导航算法解算精度,将梯形数字积分算法应用于圆锥和划船误差补偿算法中,改进了姿态和速度解算算法,提高了对偶四元数捷联惯性导航算法的解算精度.在单个采样周期内,利用前一时刻采集的陀螺角速率信号和当前时刻采集的陀螺角速率信号,通过梯形积分方式计算角增量进行圆锥误差补偿;利用前一时刻采集的加速度计信号和当前时刻的加速度计信号,通过梯形积分方式计算速度增量并结合同一时刻的角增量进行划船误差补偿.通过设计的多组动态模拟仿真航迹验证表明,当角速率和比力作为圆锥和划船误差补偿算法输入时,梯形积分算法的精度高于传统的矩形积分算法,且航迹的动态性越高,改进算法的性能优势越显著.同时,通过动态跑车实验结果的分析对比,进一步验证了该改进算法的实用性.%In order to improve the precision of the strapdown inertial navigation algorithm based on dual quatemion in the high dynamic environment,a trapezoid digital integral algorithm is applied to compensate the coning and sculling errors,which optimizes the attitude and velocity calculating algorithm and improves the calculating precision of the strapdown inertial navigation algorithm.During a sampling period of gyroscope and accelerometer,the angular rates of gyroscope outputs at previous and current times are both integrated by using the trapezoid digital integral algorithm,and the integral angle increment is used for the coning error compensation.The accelerometer outputs at previous and current times are integated by using the trapezoid digital integral algorithm,and the integral velocity increment and the integral angularincrement are used for the sculling error compensation.Through the simulation of multi-group dynamic tracks,it is shown that the improved coning and sculling error compensation algorithms adopting the trapezoid digital integration have higher navigation precision than the traditional rectangular digital integration method when the inputs are angular rate and acceleration.The dynamics of the track is higher,and the performance advantage of the improved algorithm is more obvious.The analysis and comparison of kinematic vehicle experimental results further verify the performance advantage of the proposed improved algorithm.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2017(038)007【总页数】12页(P1336-1347)【关键词】控制科学与技术;对偶四元数;捷联惯性导航算法;圆锥误差补偿算法;划船误差补偿算法;梯形积分方法【作者】邢丽;熊智;刘建业;杭义军【作者单位】南京航空航天大学导航研究中心,江苏南京211100;南京航空航天大学导航研究中心,江苏南京211100;南京航空航天大学导航研究中心,江苏南京211100;南京航空航天大学导航研究中心,江苏南京211100【正文语种】中文【中图分类】V249.32+2捷联惯性导航(简称惯导)的计算任务包含姿态解算和速度、位置解算。

基于旋转IMU的捷联惯导系统自补偿技术研究的开题报告

基于旋转IMU的捷联惯导系统自补偿技术研究的开
题报告
一、选题背景和意义
惯性导航系统是一种自主导航技术，它可以利用高精度惯性测量单
元（IMU）和精密时钟来测量车辆的运动状态。

自动驾驶、高精度导航等领域都需要惯性导航系统的支持。

但是惯性导航系统存在着误差积累的
问题，需要通过组合导航的方式进行校正，因此需要进行系统自补偿技
术的研究。

二、研究内容和目标
本课题主要针对旋转IMU的捷联惯导系统自补偿技术进行研究。

旋
转IMU的特点是在转动状态下测量姿态和加速度，这种情况下需要进行
自补偿技术的优化，以获得更高的精度和可靠性。

本研究的目标是设计
和实现一种自补偿技术，可以降低系统误差，并提高导航精度和稳定性。

三、研究方法和步骤
1.研究旋转IMU的捷联惯导系统动力学模型，分析误差来源和影响
因素。

2.设计自补偿算法，可以通过对测量数据的处理来降低误差，包括
误差模型、状态估计和观测方案等。

3.设计实验方案，用于验证算法的有效性和性能，包括实验设备的
配置、数据采集、处理和分析等。

4.进行实验验证，评估算法的性能，并通过对比实验评估系统的导
航精度和稳定性。

四、预期成果和意义
本研究一旦成功，将能够设计和实现一种旋转IMU的捷联惯导系统自补偿技术，能够降低系统误差，并提高导航精度和稳定性。

该技术可以广泛应用于自动驾驶、高精度导航等领域，推动相关技术的发展和应用。

舰船捷联式惯性导航系统传递对准误差的一种补偿方法

舰船捷联式惯性导航系统传递对准误差的一种补偿方法
朱玲;陈宏
【期刊名称】《舰船导航》
【年(卷),期】2003(000)006
【摘要】本文涉及捷联惯性导航系统的传递对准问题，特别是减少由测量时间延迟和船体挠曲所引起的对准误差。

推导出了一种基于延迟状态增强和DCM(方向余弦矩阵)部分匹配的误差补偿方法。

通过把非线性测量方程相对于时间进行线性化和给常规线性状态方程添加延迟状态，先推导出速度和姿态匹配传递对准系统的线性化误差模型；然后适当结合DCM部分匹配方法到以减少船舶Y轴挠曲效应，仿真结果表明本方法能够大大减少姿态对准误差。

【总页数】9页(P20-28)
【作者】朱玲;陈宏
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U666.12
【相关文献】
1.捷联式惯性导航系统误差处理技术的新进展
2.磁航向误差对空投惯性导航系统传递对准精度的影响
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