北航惯性导航综合实验四实验报告
惯性导航实验
惯性导航实验一、 实验目的1、了解惯性导航设备;2、掌握惯性导航设备的物理连接；3、掌握惯性导航信息的处理方法；4、掌握惯性导航方法并学会用编程实现惯性导航算法。
二、 实验器材YH-5000AHRS ；工业控制计算机；数据采集软件； 稳压电源；串口连接线； 三、 实验原理 （1） 姿态解算基于四元数法解算姿态矩阵。
p j p i p l Q +++=21 （1）⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--++----+++---+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡b b b p b b b b p p p z y x C z y x p p p l lp p p lp p p lp p p p p p l lp p p lp p p lp p p p p p l z y x 222123213223113223212223212313212322212)(2)(2)(2)(2)(2)(2 （2） b pbQw Q 21= （3） 上述微分方程表示成矩阵形式：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡------=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡321321000021p p p l w w w w w w w w w w w w p p p l b pbxb pbyb pbzb pbxb pbz bpbyb pby b pbz b pbx b pbz b pbyb pbx（4）初始四元数的确定计算如下：⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--++=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡2cos 2cos 2sin 2sin 2sin 2cos 2cos 2sin 2sin 2sin 2cos 2cos 2sin 2cos 2sin 2cos 2sin 2cos 2sin2sin2sin2cos2cos2cos )0(3)0(2)0()0(0000000000000000000001γθϕγθϕγθϕγθϕγθϕγθϕγθϕγθϕG G G G G G G G p p p l （5） 用四阶龙格库塔法解（4）的微分方程；⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=333231232221131211T T T T T T T T T C p b由p b C 中提取γϕλ，，G231sin T -=主λ22211tan T T G -=主ϕ )(tan 33131T T --=主γ 从而可得到：主λλ=⎪⎩⎪⎨⎧<>+>><+=0,020,002122212222T T T T T GG G G πϕϕπϕϕ主主主⎩⎨⎧<>=0,)(-0331333T T sign T πγγγ （2） 速率位置解算将加速度测量的沿坐标系轴向的比力bib a 转换成沿着导航坐标系轴向的比力p ib a ,则速度方程为:p p epp ep p ib p ep g V w a V +⨯+Ω-=)2( 展开得到：⎪⎩⎪⎨⎧-+Ω-+Ω+=+Ω+Ω-=+Ω-Ω+=gV w V w a V V w V a V V w V a V p epy p epx p x p epx p epy p y p ibz p epzp epz p epx p x p epx p z p iby p epy p epzp epy p y p epy p z p ibx p epx )2()2()2(2)2(2 由于Ω,pep w 都很小，故而速度方程简化为：⎪⎩⎪⎨⎧-===ga V a V a V p ibz pepz piby p epy p ibxp epx用一阶欧拉法解，则：⎪⎩⎪⎨⎧+-=++=++=+)(*)()()(*)()(*)(t V T g a T t V t V T a T t V t V T a T t V p epz p ibz p epzpepy p iby p epy pepx p ibx p epx 其中T 为采样时间。
北航惯性导航综合实验四实验报告
基于运动规划的惯性导航系统动态实验二零一三年六月十日实验4.1 惯性导航系统运动轨迹规划与设计实验一、实验目的为进行动态下简化惯性导航算法的实验研究，进行路径和运动状态规划，以验证不同运动状态下惯导系统的性能。
通过实验掌握步进电机控制方法，并产生不同运动路径和运动状态。
二、实验内容学习利用6045B 控制板对步进电机进行控制的方法，并控制电机使运动滑轨产生定长运动和不同加速度下的定长运动。
三、实验系统组成USB_PCL6045B 控制板（评估板）、运动滑轨和控制计算机组成。
四、实验原理IMU安装误差系数的计算方法USB_PCL6045B 控制板采用了USB 串行总线接口通信方式，不必拆卸计算机箱就可以在台式机或笔记本电脑上进行运动控制芯片PCL6045B 的学习和评估。
USB_PCL6045B 评估板采用USB 串行总线方式实现评估板同计算机的数据交换，由评估板的FIFO 控制回路完成步进电机以及伺服电机的高速脉冲控制，任意 2 轴的圆弧插补，2-4 轴的直线插补等运动控制功能。
USB_PCL6045B 评估板上配置了全部PCL6045B 芯片的外部信号接口和增量编码器信号输入接口。
由USB_PCL6045B 评估测试软件可以进行PCL6045B 芯片的主要功能的评估测试。
图4-1-1USB_PCL6045B 评估板原理框图如图4-1-1 所示，CN11 接口主要用于外部电源连接，可以选择DC5V 单一电源或DC5V/24V 电源。
CN12 接口是USB 信号接口，用于USB_PCL6045B 评估板同计算机的数据交换。
USB_PCL6045B 评估板已经完成对PCL6045B 芯片的底层程序开发和硬件资源与端口的驱动，并封装成156 个API 接口函数。
用户可直接在VC 环境下利用API 接口函数进行编程。
五、实验内容1、操作步骤1）检查电机驱动电源（24V）2）检查USB_PCL6045B 控制板与上位机及电机驱动器间的连接电缆3）启动USB_PCL6045B 控制板评估测试系统检查系统是否正常工作。
北航惯性导航综合实验五实验报告
惯性导航技术综合实验实验五惯性基组合导航及应用技术实验惯性/卫星组合导航系统车载实验一、实验目的①掌握捷联惯导/GPS组合导航系统的构成和基本工作原理；②掌握采用卡尔曼滤波方法进行捷联惯导/GPS组合的基本原理；③掌握捷联惯导 /GPS组合导航系统静态性能；④掌握动态情况下捷联惯导 /GPS组合导航系统的性能。
二、实验内容①复习卡尔曼滤波的基本原理（参考《卡尔曼滤波与组合导航原理》第二、五章）；②复习捷联惯导/GPS组合导航系统的基本工作原理（参考以光衢编著的《惯性导航原理》第七章）；三、实验系统组成①捷联惯导/GPS组合导航实验系统一套；②监控计算机一台。
③差分GPS接收机一套；④实验车一辆；⑤车载大理石平台；⑥车载电源系统。
四、实验内容1）实验准备①将IMU紧固在车载大理石减振平台上，确认IMU的安装基准面紧靠实验平台；②将IMU与导航计算机、导航计算机与车载电源、导航计算机与监控计算机、GPS 接收机与导航计算机、GPS 天线与GPS 接收机、GPS 接收机与GPS 电池之间的连接线正确连接；③ 打开GPS 接收机电源，确认可以接收到4颗以上卫星； ④ 打开电源，启动实验系统。
2） 捷联惯导/GPS 组合导航实验① 进入捷联惯导初始对准状态，记录IMU 的原始输出，注意5分钟内严禁移动实验车和IMU ；② 实验系统经过5分钟初始对准之后，进入导航状态； ③ 移动实验车，按设计实验路线行驶；④ 利用监控计算机中的导航软件进行导航解算，并显示导航结果。
五、 实验结果及分析(一)理论推导捷联惯导短时段（1分钟）位置误差，并用1分钟惯导实验数据验证。
1、一分钟惯导位置误差理论推导：短时段内（t<5min ），忽略地球自转0ie ω=，运动轨迹近似为平面1/0R =，此时的位置误差分析可简化为：（1） 加速度计零偏∇引起的位置误差：210.88022t x δ∇==m （2） 失准角0φ引起的误差：202 0.92182g t x φδ==m （3） 陀螺漂移ε引起的误差：330.01376g t x εδ==m 可得1min 后的位置误差值123 1.8157m x x x x δδδδ=++= 2、一分钟惯导实验数据验证结果：（1）纯惯导解算1min 的位置及位置误差图：lat0.01s 度lon0.01s度北向位移误差0.01sm 东向位移误差0.01sm（2）纯惯导解算1min 的速度及速度误差图：-100-50050Vx0.01s m /s020406080Vy0.01sm /s100020003000400050006000-0.4-0.3-0.2-0.10Vx 误差0.01s m /s100020003000400050006000-0.1-0.0500.050.1Vy 误差0.01sm /s实验结果分析：纯惯导解算短时间内精度很高，1min 的惯导解算的北向最大位移误差，东向最大位移误差，可见实验数据所得位置误差与理论推导的位置误差在同一数量级，结果不完全相同是因为理论推导时做了大量简化，而且实验时视GPS 为真实值也会带来误差；另外，可见1min 内纯惯导解算的东向速度最大误差s ，北向速度最大误差s 。
惯性大小实验研究报告
惯性大小实验研究报告惯性大小实验是一种经典的心理实验，用于研究感知过程中的错觉和认知机制。
本研究旨在探究惯性对物体大小判断的影响。
实验设计方案如下：首先，研究者邀请参与者进入实验室，并告知他们实验的目的。
然后，参与者被要求观看一个由许多不同大小的圆组成的画面。
他们的任务是估计这些圆的大小，并在一张纸上标记出他们的估计结果。
接着，参与者被要求观看一个类似的画面，不同之处在于圆的移动速度有所变化。
同样，他们被要求估计圆的大小并将结果标记在纸上。
研究结果显示，在没有速度变化的条件下，参与者的大小估计与实际大小相当吻合。
然而，在速度变化条件下，参与者的大小估计发生了显著的偏差。
特别是，当圆的速度增加时，参与者往往会低估圆的大小。
相反，当圆的速度减少时，他们往往会高估圆的大小。
这种现象可以解释为一个心理过程中的错觉效应–运动的物体较小的倾向。
当观察到快速移动的物体时，参与者的视觉系统受到了惯性的影响，导致他们认为物体比实际上更小。
相反，当观察到缓慢移动的物体时，惯性的影响较小，参与者认为物体比实际上更大。
这个实验结果对于理解感知和认知的机制有很大的启示。
它提示人们在日常生活中，观察到运动物体时要谨慎判断其大小，因为我们的感知系统很容易受到干扰。
实际上，这种错觉效应在许多其他场景中也存在。
例如，当观察到远处的车辆时，它们似乎比实际上更小。
这是因为我们对物体速度的感知会影响我们对其大小的估计。
总之，惯性大小实验揭示了惯性对物体大小判断的影响。
研究结果表明，在观察运动物体时，我们可能会产生大小错觉。
这对于理解感知和认知机制有重要的启示，同时也提醒我们在观察运动物体时要注意判断其真实大小。
惯性运动的实验报告
通过本次实验，验证物体在不受外力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态的现象，即惯性。
同时，通过实验观察和记录，加深对惯性概念的理解。
二、实验器材1. 平滑桌面2. 力学小车3. 木块4. 石块5. 尺子6. 秒表7. 记录本三、实验原理惯性是物体保持其静止状态或匀速直线运动状态的性质。
根据牛顿第一定律，一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
本实验通过观察力学小车在受到外力作用后，是否保持匀速直线运动，来验证惯性的存在。
四、实验步骤1. 将力学小车放置在平滑桌面上，确保桌面平整，减少摩擦力对实验结果的影响。
2. 在小车的前端放置一个木块，木块与桌面接触面要光滑。
3. 使用尺子测量小车与木块的总长度，记录下来。
4. 将石块放在桌面上，确保石块与桌面接触面光滑。
5. 用手推一下小车，使其以较快的速度撞向石块。
6. 观察小车在撞击石块前后的运动状态，记录小车在撞击石块前后的速度。
7. 使用秒表测量小车撞击石块前后的时间，记录下来。
8. 根据实验数据，分析小车在撞击石块前后的运动状态，判断小车是否具有惯性。
实验中，小车在撞击石块前以较快的速度运动，撞击石块后速度明显减小，最终停止运动。
同时，木块在撞击过程中向前倾倒。
六、实验结论1. 小车在撞击石块前后的运动状态发生了改变，说明小车受到了外力作用。
2. 小车在撞击石块后停止运动，说明小车受到了石块的反作用力。
3. 木块在撞击过程中向前倾倒，说明木块具有惯性。
4. 通过实验验证，物体在不受外力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态，即惯性现象存在。
七、实验讨论1. 本实验中，小车受到的外力包括推力和石块的反作用力。
在实验过程中，尽量减少摩擦力对实验结果的影响。
2. 实验中，木块向前倾倒，说明木块具有惯性。
这表明，惯性与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。
3. 在日常生活中，惯性现象无处不在。
例如，乘坐汽车时，当汽车突然刹车，乘客会向前倾斜；在运动场上，运动员在起跑时需要克服惯性，才能达到更高的速度。
北航惯性导航综合实验五实验报告
惯性导航技术综合实验实验五惯性基组合导航及应用技术实验惯性/卫星组合导航系统车载实验一、实验目的①掌握捷联惯导/GPS组合导航系统的构成和基本工作原理；②掌握采用卡尔曼滤波方法进行捷联惯导/GPS组合的基本原理；③掌握捷联惯导 /GPS组合导航系统静态性能；④掌握动态情况下捷联惯导 /GPS组合导航系统的性能。
二、实验内容①复习卡尔曼滤波的基本原理（参考《卡尔曼滤波与组合导航原理》第二、五章）；②复习捷联惯导/GPS组合导航系统的基本工作原理（参考以光衢编著的《惯性导航原理》第七章）；三、实验系统组成①捷联惯导/GPS组合导航实验系统一套；②监控计算机一台。
③差分GPS接收机一套；④实验车一辆；⑤车载大理石平台；⑥车载电源系统。
四、实验内容1）实验准备①将IMU紧固在车载大理石减振平台上，确认IMU的安装基准面紧靠实验平台；② 将IMU 与导航计算机、导航计算机与车载电源、导航计算机与监控计算机、GPS 接收机与导航计算机、GPS 天线与GPS 接收机、GPS 接收机与GPS 电池之间的连接线正确连接；③ 打开GPS 接收机电源，确认可以接收到4颗以上卫星； ④ 打开电源，启动实验系统。
2） 捷联惯导/GPS 组合导航实验① 进入捷联惯导初始对准状态，记录IMU 的原始输出，注意5分钟内严禁移动实验车和IMU ；② 实验系统经过5分钟初始对准之后，进入导航状态； ③ 移动实验车，按设计实验路线行驶；④ 利用监控计算机中的导航软件进行导航解算，并显示导航结果。
五、 实验结果及分析(一) 理论推导捷联惯导短时段（1分钟）位置误差，并用1分钟惯导实验数据验证。
1、一分钟惯导位置误差理论推导：短时段内（t<5min ），忽略地球自转0ie ω=，运动轨迹近似为平面1/0R =，此时的位置误差分析可简化为：（1） 加速度计零偏∇引起的位置误差：210.88022t x δ∇==m （2） 失准角0φ引起的误差：202 0.92182g t x φδ==m （3） 陀螺漂移ε引起的误差：330.01376g t x εδ==m 可得1min 后的位置误差值123 1.8157m x x x x δδδδ=++= 2、一分钟惯导实验数据验证结果：（1）纯惯导解算1min 的位置及位置误差图：lat0.01s 度lon0.01s度北向位移误差0.01sm 东向位移误差0.01sm（2）纯惯导解算1min 的速度及速度误差图：-100-50050Vx0.01s m /s020406080Vy0.01sm /s100020003000400050006000-0.4-0.3-0.2-0.10Vx 误差0.01s m /s100020003000400050006000-0.1-0.0500.050.1Vy 误差0.01sm /s实验结果分析：纯惯导解算短时间内精度很高，1min 的惯导解算的北向最大位移误差-2.668m ，东向最大位移误差-8.231m ，可见实验数据所得位置误差与理论推导的位置误差在同一数量级，结果不完全相同是因为理论推导时做了大量简化，而且实验时视GPS 为真实值也会带来误差；另外，可见1min 内纯惯导解算的东向速度最大误差-0.2754m/s ，北向速度最大误差-0.08027m/s 。
惯导实习报告
一、前言惯性导航系统（Inertial Navigation System，简称INS）是一种基于物体自身运动状态进行导航定位的系统。
在军事、民用等领域具有广泛的应用。
为了深入了解惯导系统的原理和应用，我们于近期进行了惯导实习。
以下是对本次实习的总结和报告。
二、实习目的1. 了解惯性导航系统的基本原理和组成；2. 掌握惯导系统的安装、调试和操作方法；3. 通过实际操作，提高动手能力和解决实际问题的能力；4. 为今后从事相关领域的工作奠定基础。
三、实习内容1. 惯性导航系统原理（1）惯性导航系统概述惯性导航系统是利用物体惯性原理进行导航定位的一种系统。
它通过测量物体运动过程中的加速度、速度和位置等参数，实时计算出物体的运动轨迹和位置。
（2）惯性导航系统组成惯性导航系统主要由惯性测量单元（IMU）、数据处理单元和显示单元组成。
2. 惯导系统安装与调试（1）安装将惯导系统按照说明书要求安装到试验平台上，确保安装牢固。
（2）调试连接电源和通信线，启动系统，进行自检。
检查各部件工作状态，确保系统正常运行。
3. 惯导系统操作（1）启动系统按下启动按钮，系统开始工作。
（2）输入初始数据输入起始位置、速度和航向等初始数据。
（3）实时监测观察系统实时显示的加速度、速度和位置等信息，分析系统工作状态。
（4）数据记录记录实验过程中各参数的变化情况，为后续分析提供依据。
四、实习总结1. 通过本次实习，我们掌握了惯性导航系统的基本原理和组成，了解了惯导系统的安装、调试和操作方法。
2. 在实际操作过程中，我们遇到了一些问题，如系统不稳定、数据误差等。
通过查阅资料和请教指导老师，我们找到了解决问题的方法，提高了自己的动手能力和解决问题的能力。
3. 本次实习使我们认识到，惯性导航系统在实际应用中具有重要意义，为今后从事相关领域的工作打下了基础。
五、心得体会1. 实习过程中，我们充分认识到理论知识与实际操作相结合的重要性。
只有将所学知识运用到实际工作中，才能更好地提高自己的能力。
导航原理实验报告
导航原理实验报告院系：班级：学号：姓名：成绩：指导教师签字：批改日期：年月日哈尔滨工业大学航天学院控制科学实验室实验1 二自由度陀螺仪基本特性验证实验一、实验目的1．了解机械陀螺仪的结构特点；2．对比验证没有通电和通电后的二自由度陀螺仪基本特性表观； 3．深化课堂讲授的有关二自由度陀螺仪基本特性的内容。
二、思考与分析1． 定轴性（1） 设陀螺仪的动量矩为H ，作用在陀螺仪上的干扰力矩为M d ，陀螺仪漂移角速度为ωd ，写出关系式说明动量矩H 越大，陀螺漂移越小，陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高.答案：d d H M ω=⨯u u u r u u r u u r/sin d dH M θω= 干扰力矩M d 一定时，动量矩H 越大，陀螺仪漂移角速度为ωd 越小，陀螺漂移越小，陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高.（2） 在陀螺仪原理及其机电结构方而简要蜕明如何提高H 的量值?答案：H J =Ωu u r u r 由公式2AJ dm r =⎰⎰⎰可知提高H 的量值有四种途径：1. 陀螺转子采用密度大的材料,其质量提高了，转动惯量也就提高了。
2. 改变质量分布特性。
在质量相同的情况下，若质量分布的半径距质心越远，H 越大。
因此将陀螺转子的有效质量外移，如动力谐陀螺将转子设计成环状。
即在陀螺电机定子环中，可做成质量集中分布在环外边缘的环形结构，切边缘部分材质密度大，可提高转动惯量。
3. 增大r,可有效提高转动惯量。
4. 另外可通过采用外转子电机来改变电机质量分布，增大r 。
改变电机定转子结构：采用外转子，内定子结构的转子电机。
4. 增加陀螺转子的旋转速度。
2/602(1)/n s f p ωππ==- ，60(1)/n f s p =-提高电压周波频率 f ↑——〉n ↑——H ↑ f=400Hz适当减少极对数 ，如取p=1适当减少转差率s ，可通过减少转子支承轴承摩擦来实现2．进动性(1) 在外框架施加一沿x 轴正方向作用力矩时，画出动量矩H 的进动方向及矢量M ，ω，H 的关系坐标图。
北航物理实验报告
北航物理实验报告实验目的本次实验旨在通过观察和记录不同物理实验现象，加深对物理定律和实验原理的理解，培养实验操作和数据处理的能力。
实验仪器和试剂实验中所使用的仪器主要有： - 偏光镜 - 精密天平 - 万用表 - 实验箱 - 导线 - 示波器试剂方面，主要是一些金属样品和电池。
实验原理1. 偏光镜实验偏光镜是通过改变光波的偏振方向而起作用的光学仪器。
它能够选择性地通过偏振方向相同的光，而将垂直方向上的光进行消光。
我们可以利用偏光镜来观察偏振光、解偏振光等现象。
2. 大飞轮实验大飞轮实验是通过转动一个质量较大的飞轮，然后通过改变飞轮的转动速度来观察与测量一系列现象。
例如，当飞轮自转速度增大时，人体会感觉到一种向外推的力。
3. 磁场实验通过在实验箱中放置磁体，在观察和测量不同位置的磁感应强度，以及磁场对导线的作用力等现象，来研究磁场的性质和行为。
4. 电学实验利用实验箱中的电池、导线和示波器等设备，通过观察电路中的电流、电压等现象，来研究电学定律和电路的特性。
实验步骤和结果1. 偏光镜实验第一步，我们拿起偏光镜，调整其方向，观察到当两个偏光镜的偏振方向相同时，透过光线的亮度最大；而当两个偏光镜的偏振方向垂直时，透过光线的亮度几乎消失。
第二步，我们旋转一个偏光镜，观察到透过光线的亮度随着旋转角度的变化而变化。
2. 大飞轮实验第一步，我们先调整飞轮的转速为最低档位，然后将手放在飞轮上，观察到飞轮自转时手感较轻。
第二步，我们逐渐增加飞轮的转速，观察到手感逐渐变重，甚至有时会出现感觉手被向外推的现象。
3. 磁场实验第一步，我们将磁体放入实验箱，并在实验箱内移动磁感应探头，记录下不同位置的磁感应强度。
第二步，我们将一个导线放在实验箱中，通上电流后观察导线所受的力的方向和大小。
4. 电学实验第一步，我们连接一个电路，其中包括一个电池、一根导线和一个电阻。
然后使用万用表测量电路中的电流和电压。
第二步，我们改变电阻的大小，观察电路中的电流和电压随之变化。
惯性导航课程实验报告问问
一.实验目的1．认识三轴惯性平台的各个组成器件2.讨论验证三轴平台的工作原理，并对其稳定回路及工作过程做出分析二．实验原理一个双自由度陀螺有两个测量轴，可为平台提供两个轴的稳定基准，而三轴平台要求陀螺为平台提供三个轴的稳定基准，所以三轴平台需要两个双自由度陀螺。
设两个陀螺的外环轴均平行于平台的方位轴安装，则内环轴自然平行于平台平面。
在正常工作状态下，两个陀螺的自转轴也平行于平台台面，且相互之间保持垂直关系，即两个陀螺的内环轴之间也保持垂直关系。
两个陀螺的内环轴作为平台绕两个水平轴稳定的基准，而两个陀螺的外环轴之一，作为平台绕方位轴稳定的基准。
三.实验内容1.方位稳定轴的空间积分状态在双自由度陀螺构建的三轴惯性平台中，平台的方位稳定回路陀螺2外环轴上的信号器，放大器，平台方位轴上的稳定电机等组成。
当干扰力矩作用在平台的方位轴上时，平台绕方位轴转动偏离原有的方位，而平台上的陀螺却具有稳定性。
这样，平台相对陀螺外环出现了偏转角，陀螺2外环轴上的信号器必有信号输出，经放大器放大后送至平台方位轴上的稳定电机，方位稳定电机输出稳定力矩作用到平台方位轴上，从而平衡作用在平台方位轴上的干扰力矩，使平台绕方位轴保持稳定。
同样，给陀螺2内环轴上的力矩器输入与指令角速度大小成比例的电流，可实现方位稳定轴的空间积分要求2.水平稳定回路的工作如下图所示由三个单轴平台直接叠加的三轴平台在航向变化时，平台上的陀螺与稳定电机之间的相对位置关系．图(a)表示航向为零，即方位环环对俯仰环没有转角时陀螺与稳定电机之间的相对位置关系，此时的陀螺Ⅱ感受沿横滚轴（纵向）方向作用到平台上的干扰力矩，信号器输出的信号经横滚放大器A．放大后给横滚轴稳定电机，产生纵向稳定力矩，使平台沿纵向（x.轴）保持稳定，陀螺I感受沿俯仰轴（横向）方向作用到平台上的干扰力矩。
经信号器．放大器和俯仰轴稳定电机，产生沿横向的稳定力矩．使平台沿横向保持稳定。
同样，若给两个陀螺的力矩器输入与指令角速度成比例的电流，平台也可正常工作在空间积分状态。
北航研究生惯性导航技术综合实验报告
角 速 率 （ /°s）
按照公式： Bs
1 KG
1 n n 1 i1
Fi F
2
1/ 2
，计算零漂，结果为：
1 秒平滑零漂 10 秒平滑零漂 100 秒平滑零漂
0.0214°/s 0.0075°/s 0.0028°/s
2
计算源程序：
d1=sum(reshape(data,5,[]))/5;
角 速 率 （ /°s）
角 速 率 （ /°s）
-0.9 1s平 滑
-1
-1.1 0
-0.95 -1
100
200
300
400
500
600
时 间 /s
10s平 滑
-1.05 0
-1 -1.02
100
200
300
400
500
600
时 间 /s
100s平 滑
-1.04 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 时 间 /s
4. 零偏重复性测试 a. 令转台某角速度下进行正转，转速平稳后，采集陀螺输出数据，并保存； b. 令转台某角速度下进行反转，转速平稳后，采集陀螺输出数据，并保存； c. 按计算陀螺零偏； d. 关掉陀螺电源，并重新启动，重复步骤 a、b； e. 重复步骤 d 进行 3-5 次，共得到陀螺零偏 5-7 个； f. 对 5-7 个陀螺零偏求均方差，得零偏重复性指标。
三、实验仪器
双轴位置转台、MEMS 加速度计、稳压电源、数据采集系统和分析系统。
四、实验步骤
1. 测试前工作 a．把加速度计安装到转台上，使其敏感轴垂直于工作台面； b．连接加速度计的各信号线和电源线； c．测试加速度计电缆是否正常连接； d．检查加速度计 5V 电源是否正常； e．启动数据采集与测试系统，并检查是否正常，正常后关闭。
北航惯性导航综合实验三实验报告
北航惯性导航综合实验三实验报告惯性导航技术综合实验实验三惯性导航综合实验实验3.1 初始对准实验一、实验目的结合已经采集并标定好的惯性传感器数据进行粗对准，了解实现对准的过程；通过比较不同传感器数据的对准结果，进一步认识惯性传感器性能在导航系统中的重要地位。
为在实际工程设计中针对不同应用需求下采取相应的导航系统方案提供依据。
二、实验内容利用加速度计输出计算得到系统的初始姿态，利用陀螺输出信号计算航向角。
对比利用不同的惯性传感器数据计算所得的不同结果。
三、实验系统组成MEMS IMU（或其他类型IMU）、稳压电源、数据采集系统与分析系统。
四、实验原理惯导系统在开始进行导航解算之前需要进行初始对准，水平对准的本质是将重力加速度作为对准基准，其对准精度主要取决于两个水平加速度计的精度，加速度计的零位输出将会造成水平对准误差；方位对准最常用的方位是罗经对准，其本质是以地球自转角速度作为对准基准，影响对准精度的主要因素是等效东向陀螺漂移。
(1) 其中，分别为当前时刻的俯仰角和横滚角计算值。
1/ 15水平对准误差和方位对准误差如下所示：，(2) 五、实验步骤及结果1、实验步骤：采集静止状态下水平加速度计输出，按下式计算其平均值。
(3) 其中，为前n个加计输出均值；为前n-1个加计输出均值；为当前时刻加计输出值。
利用加计平均值来计算系统初始俯仰角和横滚角(4) 其中，分别为当前时刻的俯仰角和横滚角计算值。
2、实验结果与分析：2.1、用MIMS IMU的加速度计信息计算（1）俯仰角和横滚角图：（2）失准角：2.2、实验结果分析以上计算是基于MIMS IMU静止时data2进行的初始对准，与data2给定的初始姿态角相差不大。
六、源程序clear clc g = 9.***-*****14; a=load(＇E:＼郭凤玲＼chushiduizhun＼data2.txt＇); ax=a(:,4)＇; ay=a(:,5)＇; az=a(:,6)＇; %初始值ax0(1)=ax(1)/1000*g; %%%%转化单位，由mg转化为m/s^2 ay0(1)=ay(1)/1000*g; az0(1)=az(1)/1000*g; theta(1)=asin(ay(1)/az(1)); gama(1)=-asin(ax(1)/az(1)); for i=2:120XX年7 ax0(i)=ax0(i-1)+(ax(i)-ax0(i-1))/i; ay0(i)=ay0(i-1)+(ay(i)-ay0(i-1))/i; az0(i)=az0(i-1)+(az(i)-az0(i-1))/i;2/ 15theta(i)=asin(ay0(i)/az0(i)); gama(i)=-asin(ax0(i)/az0(i)); end detfaix=mean(ay0)/g; detfaiy=mean(-ax0)/g; t=1:120XX年7; plot(t,theta,＇r＇,t,gama,＇b＇) title(＇俯仰角和横滚角＇);ylabel(＇弧度（rad）＇); legend(＇俯仰角＇,＇横滚角＇) 实验3.2 惯性导航静态实验一、实验目的1、掌握捷联惯导系统基本工作原理2、掌握捷联惯导系统捷联解算方法3、了解捷联惯导系统误差传递规律和方程二、实验原理捷联惯性导航系统（SINS）的导航解算流程如图1所示。
惯性导航系统的定位解算实验
惯性导航系统的定位解算实验
惯性导航系统的定位解算实验可以通过以下步骤进行：
1.实验准备：准备好所需的惯性测量单元（IMU）以及与IMU配套的计算设备或软件。
2.安装与校准：将IMU安装在需要进行定位解算的平台上，例如车辆、飞机或机器人。
然后对IMU进行校准，确保其能够准确测量姿态、角速度和加速度。
3.数据采集：启动数据采集设备或软件，开始记录IMU输出的原始数据。
同时，获取参考位置信息，可以通过全球定位系统（GPS）或其他外部定位设备来提供参考位置。
4.解算算法：使用惯性导航算法进行位置解算。
常见的算法包括卡尔曼滤波算法、扩展卡尔曼滤波算法或粒子滤波算法。
这些算法会利用IMU测量的姿态、角速度和加速度信息，结合参考位置信息，推算出当前的位置。
5.结果评估：将解算得到的位置与参考位置进行比较，并评估定位误差。
可以计算误差指标，如均方根误差（RMSE）或平均绝对误差（MAE），来衡量解算的准确性。
需要注意的是，惯性导航系统在长时间使用过程中可能存在累积误差的问题。
为了提高定位精度，可以结合其他定位技术，如GPS、地标识别或视觉定位，进行融合定位。
这样可以综合利用多种传感器的信息，提高定位的精度和可靠性。
北航综合实验
北京航空航夭大爭B E I H A N G UNIVERSITY综合实验课报告几种典型机构的模态参数测量方法及比较试验学院名称航空科学与工程学院专业名称_________________ 固体力学____________学生姓名_________________ 朱超磊______________指导教师_________________ 赵寿根______________2015年6月1 引言................................................................. .11.1 研究背景及意义 (1)1.2现有的研究方法 (1)1.3实验目的和内容 (1)2实验仪器和设备...................................................... .• (1)3 实验材料和试件..................................................... .. (1)4 实验结果分析...................................................... .. (2)5 结论............................................................... .. (2)6 实验总结、建议或感想.............................................. .. (2)7参考文献............................................................. .. (2)北京航空航天大学综合实验课报告第1页在航天、机械、土建和水利等领域，传统静强度，静刚度等结构设计和分析方法已经不能满足许多工程的需求，因此需要进行动态分析，对材料和结构的振动特性进行研究。
惯性试验实验报告
一、实验目的1. 了解惯性的概念和特点。
2. 通过实验验证惯性的存在和表现。
3. 掌握惯性实验的基本方法和步骤。
4. 培养学生的动手操作能力和观察能力。
二、实验仪器1. 小车一辆2. 水平桌面一块3. 测量尺一把4. 秒表一个5. 纸张若干6. 粘土适量三、实验步骤1. 准备实验器材：将小车、水平桌面、测量尺、秒表、纸张和粘土准备好。
2. 将小车放置在水平桌面上，确保小车平稳。
3. 使用测量尺测量小车前进的距离，记录下来。
4. 使用秒表记录小车前进的时间，记录下来。
5. 在小车的尾部放置一块粘土，模拟增加小车的质量。
6. 重复步骤3和步骤4，记录小车前进的距离和时间。
7. 比较增加质量前后小车前进的距离和时间，分析惯性的影响。
8. 将实验结果整理成表格，并进行数据处理。
9. 根据实验结果，分析惯性的特点和表现。
四、实验结论1. 实验结果表明，小车在增加质量后，前进的距离和时间发生了变化。
2. 增加质量后，小车前进的距离变短，时间变长。
3. 这说明惯性的存在，质量越大，惯性越大。
4. 惯性是物体保持原有运动状态的性质，与物体的质量有关。
五、反思体会1. 本次实验让我对惯性的概念有了更深入的了解。
2. 通过实验，我学会了如何进行惯性实验，掌握了实验的基本方法和步骤。
3. 在实验过程中，我注意到了实验数据的准确性，培养了严谨的科学态度。
4. 通过观察和分析实验结果，我认识到惯性的特点和表现。
5. 在今后的学习和生活中，我会运用惯性知识，解决实际问题。
六、实验拓展1. 探究不同质量的小车在相同条件下，前进的距离和时间的变化。
2. 研究惯性与速度、加速度之间的关系。
3. 利用惯性原理，设计简单的惯性玩具。
4. 将惯性知识应用于实际生产生活中，提高生产效率。
5. 深入研究惯性的相关理论，为我国物理学的发展贡献力量。
总结：本次惯性试验实验让我对惯性的概念和特点有了更深入的了解，提高了我的动手操作能力和观察能力。
【2018-2019】导航技术综合实验报告word版本 (16页)
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实践：通过对解码星历表（数制转换）、求伪距观测量、求卫星位置和卫星钟差、最小二乘法求接收机位置的程序仿真实际掌握方法。
二、实验的方法和步骤实验方法：结合课本的理论知识使用matlab仿真软件完成实验。
实验步骤：1、仔细阅读课本基本了解理论知识，掌握基本问题的解决方法与方式。
2、认真研究老师所给实验题目，明确实验要求和目的，确立完成实验的基本思路。
3、对照实验题目回顾书本理论知识，结合理论知识确定解决问题的方式方法。
结算出理论值。
4、绘制原理框图，方案流程图。
5、确立仿真环境。
6、绘制流程图‘7、编程调试，得到结果与理论推导结果做对比。
三、实验结果实验9 解码星历表（数制转换）一．函数模块解释函数功能：根据导航数据位信息，将从子帧1，子帧2和子帧3中得到星历数据转换成十进制格式，并求第一子帧的时间周TOW。
一个子帧包含300数据位，导航信息共5个子帧。
函数名称：function [eph, TOW] = ephemeris(bits, D30Star)1.实验要求：实验代码见实验9中的ephemeris.m文件，理解实现星历解算的代码，并把函数代码和流程图中的各个环节对应起来。
1、获得输入的导航数据信息function [eph, TOW] = ephemeris(bits, D30Star)利用function形式，调用子函数，输入参数。
2、检查导航数据的bits长度是否满足导航数据5个子帧的长度要求if length(bits) < 1500error('The parameter BITS must contain 1500 bits!');end3、检查参数bits和D30Star是否是字符串if ~ischar(bits)error('The parameter BITS must be a character array!');endif ~ischar(D30Star)error('The parameter D30Star must be a char!');end4、循环操作，一一对5个子帧进行解码。
惯性导航原理实验课程设计
惯性导航原理实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解惯性导航系统的基本原理，掌握其工作方式和组成结构。
2. 学生能够掌握惯性导航系统中的关键参数，如加速度、角速度等，并了解它们对导航精度的影响。
3. 学生能够描述惯性导航系统在不同环境下的误差来源及其补偿方法。
技能目标：1. 学生能够操作惯性导航实验设备，进行数据采集、处理和分析。
2. 学生能够利用实验数据，结合理论知识，完成简单的惯性导航路径推算。
3. 学生能够通过实验，培养实际操作能力和团队合作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对惯性导航技术的好奇心与探索精神，提高对物理学科的兴趣。
2. 学生能够认识到惯性导航技术在现实生活中的应用，增强科技改变生活的意识。
3. 学生能够通过课程学习，树立正确的科学态度，培养严谨、务实的作风。
课程性质分析：本课程为物理学科实验课程，以惯性导航原理为教学内容，结合实际操作，提高学生的实践能力。
学生特点分析：学生为高中二年级学生，已具备一定的物理知识和实验操作能力，对高新技术具有较强的好奇心。
教学要求：课程设计应注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力，将抽象的物理原理具体化，提高学生的学习兴趣和实际应用能力。
通过课程目标的分解，使学生在学习过程中达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 理论知识：- 惯性导航系统原理：包括牛顿运动定律、惯性参考系等基本概念。
- 惯性导航系统组成：陀螺仪、加速度计、计算机及软件等。
- 惯性导航系统误差分析：系统误差、随机误差、环境因素等影响。
- 误差补偿方法：系统标定、卡尔曼滤波等。
2. 实践操作：- 惯性导航设备认识：了解设备结构、功能及操作方法。
- 数据采集与处理：学习如何采集加速度、角速度等数据，并进行处理分析。
- 惯性导航路径推算：利用采集到的数据，结合理论知识，进行路径推算。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：惯性导航系统原理及组成介绍。
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基于运动规划的惯性导航系统动态实验GAGGAGAGGAFFFFAFAF二零一三年六月十日实验4.1 惯性导航系统运动轨迹规划与设计实验一、实验目的为进行动态下简化惯性导航算法的实验研究，进行路径和运动状态规划，以验证不同运动状态下惯导系统的性能。
通过实验掌握步进电机控制方法，并产生不同运动路径和运动状态。
二、实验内容学习利用6045B 控制板对步进电机进行控制的方法，并控制电机使运动滑轨产生定长运动和不同加速度下的定长运动。
三、实验系统组成USB_PCL6045B 控制板（评估板）、运动滑轨和控制计算机组成。
四、实验原理IMU安装误差系数的计算方法GAGGAGAGGAFFFFAFAFUSB_PCL6045B 控制板采用了USB 串行总线接口通信方式，不必拆卸计算机箱就可以在台式机或笔记本电脑上进行运动控制芯片PCL6045B 的学习和评估。
USB_PCL6045B 评估板采用USB 串行总线方式实现评估板同计算机的数据交换，由评估板的FIFO 控制回路完成步进电机以及伺服电机的高速脉冲控制，任意 2 轴的圆弧插补，2-4 轴的直线插补等运动控制功能。
USB_PCL6045B 评估板上配置了全部PCL6045B 芯片的外部信号接口和增量编码器信号输入接口。
由USB_PCL6045B 评估测试软件可以进行PCL6045B 芯片的主要功能的评估测试。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF图4-1-1USB_PCL6045B 评估板原理框图如图4-1-1 所示，CN11 接口主要用于外部电源连接，可以选择DC5V 单一电源或DC5V/24V 电源。
CN12 接口是USB 信号接口，用于USB_PCL6045B 评估板同计算机的数据交换。
USB_PCL6045B 评估板已经完成对PCL6045B 芯片的底层程序开发和硬件资源与端口的驱动，并封装成156 个API 接口函数。
用户可直接在VC 环境下利用API 接口函数进行编程。
五、实验内容GAGGAGAGGAFFFFAFAF1、操作步骤1）检查电机驱动电源（24V）2）检查USB_PCL6045B 控制板与上位机及电机驱动器间的连接电缆3）启动USB_PCL6045B 控制板评估测试系统检查系统是否正常工作。
4）运行编写的定长运动程序，并比较实际位移与设定位移。
5）修改程序设定不同运动长度，并重复执行步骤4）。
6）对记录实验数据，并进行误差分析。
2、实验数据处理GAGGAGAGGAFFFFAFAF基于VC的控制界面：本次实验必须先设计控制系统的上位机，通过上位机的串口向下位机发送控制命令，下位机接收到命令后，产生PWM波，控制电机的正反转以此达到控制导轨运动的目的。
系统的控制界面如图1所示：图 1 系统的控制界面控制导轨运动，运动采取正向运动，再返回，即IMU 的实际运行位移为零。
并保存数据控制界面的应用程序源程序仅写出VC中按钮的响应程序：GAGGAGAGGAFFFFAFAFvoid CAaaDlg::Online() ////定长运动{// TODO: Add your control notification handler code hereUSB_initial();USB_default_set();USB_set_org_logic(AXS_AX,0);//原点开关的逻辑,负逻辑USB_set_el_logic(AXS_AX,0);//硬极限输入逻辑,低电平使能USB_set_sd_logic(AXS_AX,0);//减速开关的输入逻辑,负逻辑USB_set_alm_logic(AXS_AX, 1);//报警输入信号逻辑USB_set_inp_logic(AXS_AX,1);//in的输入信号逻辑USB_ez_logic(AXS_AX,0);//Z相的输入逻辑GAGGAGAGGAFFFFAFAFUSB_set_pls_outmode(AXS_AX,1);USB_set_out_enable(AXS_AX,1);//脉冲输出使能//USB_jog_continue(AXS_AX,150,20000,20,20,20,20,1 ,30000);USB_start_tr_move(AXS_AX, m_dist, 0, m_inspeed, 5000, 5000);// USB_tv_move(AXS_AX, 150, 2000, 3000);/* USB_v_change(AXS_AX, 5000, 5000);while(1){USB_get_speed(AXS_AX, &m_speed);UpdateData(FALSE);MSG msg;while(PeekMessage(&msg,0,0,100,PM_REMOVE)){GAGGAGAGGAFFFFAFAFTranslateMessage(&msg);DispatchMessage(&msg);}Sleep(100);}*/}void CAaaDlg::OnButton1() //////停止运动{// TODO: Add your control notification handler code hereUSB_sd_stop(AXS_AX);}void CAaaDlg::OnGetSpeed() //////获得速度{// TODO: Add your control notification handler code hereGAGGAGAGGAFFFFAFAFUSB_get_speed(AXS_AX, &m_speed);UpdateData(FALSE);}void CAaaDlg::OnButton3() ///OK 按钮程序{GAGGAGAGGAFFFFAFAF// TODO: Add your control notification handler code hereUpdateData(true);}3，处理数据由实验原理可知，惯性测量单元（IMU）可以通过自身独立的测量结果进行积分，计算出目标运动的角度和位移等量。
本次实验就是利用IMU的加速度计的某一敏感轴测量导轨运行的加速度，通过加速度两次积分得到物体的位移，计算结果如图2所示：实验经过往返，从原理上讲位移应该为零。
处理结果：位移曲线：GAGGAGAGGAFFFFAFAF速度曲线：GAGGAGAGGAFFFFAFAF4，源程序：A=load('E:\惯性器件综合实验\我的作业\实验四\X300000_V10000.txt');T=1/200; %%%%单位为秒g=9.78;Ax=A(:,4)*g/1000; %%%提取加速度计的值转化为m/s^2 Ax=Ax*(1.0009)-0.0036595*g;vx=zeros(12657,1);sx=zeros(12657,1);u=zeros(12657,1);%%%%%计算位移for i=2:12657GAGGAGAGGAFFFFAFAFvx(i)=vx(i-1)+(Ax(i-1)+Ax(i-1))*T /2;sx(i)=sx(i-1)+(vx(i-1)+ vx(i))/2*T+0.5*A(i-1)*T*T;u(i)=i;endfigureplot(u/100,vx);xlabel('时间/秒'),ylabel('速度米/秒');figureplot(u/100,sx);xlabel('时间/秒'),ylabel('位移米');5，实验结果分析从原理上讲IMU做往返运动，位移应该出现增大和减小的趋势，但是由于各种误差角，而且滑轨也不能保证当地水平，在计算过程中，也未减去有害加速度。
所以误差很大。
而且根据所采集的数据可知加速度计并没有感知方向，在实验过程中应该根据计算脉冲与时间，自己计算方向时间GAGGAGAGGAFFFFAFAF惯性导航系统半物理仿真实验一、实验目的进行惯导系统半物理仿真实验，以验证惯性器件真实误差特性情况下惯性导航系统的性能。
二、实验内容将采集到陀螺仪与加速度计的真实误差数据叠加到轨迹发生器产生的导航参数真值上，进行惯导解算，并分析误差特性。
三、实验系统组成真实的陀螺仪、加速度计或 IMU，数据采集系统和数据处理计算机。
四、实验步骤（1）采集实验数据（2）处理采集的实验数据，生成半物理的惯性器件误差数据（3）生成半物理的导航数据，进行导航解算（4）对导航解算结果进行分析（5）完成实验报告GAGGAGAGGAFFFFAFAF五、实验内容及结果（1）半物理仿真数据的生成：a)应用前面IMU实验或惯性导航系统动态实验中采集的陀螺仪与加速度计的静态数据DATAb)对以上采集的静态数据求取均方差X（结果为X度/小时或Xg）c)将DATA中数据去掉均值生成新的数据DATA1（器件噪声）d)自己设定要仿真的陀螺或加速度计的精度Y（度/小时或g）e)将DATA1中数据乘以Y/X生成新的数据DATA2（半物理仿真噪声）f)从DATA2中读取数据并叠加到轨迹发生器产生的标准数据(不含噪声)上，进行导航解算。
（如初始采集的数据长度不够，可以将DATA2中数据重复利用，即将生成一个几倍长度于DATA2和数据文件DATA3，并从DATA3中读取半物理数据并叠加到轨迹发生器产生的标准数据上）（2）加半物理仿真噪声数据的导航结果：GAGGAGAGGAFFFFAFAFGAGGAGAGGAFFFFAFAF（3）叠加噪声的导航结果：GAGGAGAGGAFFFFAFAFGAGGAGAGGAFFFFAFAFGAGGAGAGGAFFFFAFAF（4）结果分析：由实验结果可见，叠加的仿真噪声数据对姿态的解算影响很大；但由于所加噪声较小，所以噪声数据对位移和速度的解算影响不大。
六，源程序GAGGAGAGGAFFFFAFAFclear,clcinvout=load('E:\惯导实验数据\第四次\实验4.3\第四部分半物理仿真数据生成方法及数据格式说明\IMU数据\invout.dat');CaijiShuju=load('E:\惯导实验数据\第四次\实验4.3\第四部分半物理仿真数据生成方法及数据格式说明\IMU数据\data2.txt');W=CaijiShuju(:,3:5);F=CaijiShuju(:,9:11);W_pingjun=mean(W);GAGGAGAGGAFFFFAFAFF_pingjun=mean(F); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%生成噪声%%%%%%%%%%%%%%wx=W(:,1)-W_pingjun(1,1);%器件噪声wy=W(:,2)-W_pingjun(1,2);wz=W(:,3)-W_pingjun(1,3);fx=F(:,1)-F_pingjun(1,1);fx=F(:,2)-F_pingjun(1,2);fx=F(:,3)-F_pingjun(1,3); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%求陀螺均方差%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%N=size(W);n=N(1,1);%%%%%%%%%%%%%陀螺的精度设为0.5度/小时%%%%%%%%%%%%%%%%%%%w_jingdu=0.5/3600*pi/180%0.5度/小时转成弧度sx=0;for i=1:nsx=sx+(W(i,1)-W_pingjun(1,1))^2GAGGAGAGGAFFFFAFAFendwx_junfangcha=sqrt(sx/n);%x陀螺的均方差 wx1=w_jingdu/wx_junfangcha;Wx=wx*wx1 %半物理仿真噪声Wxsx=0;for i=1:nsx=sx+(W(i,2)-W_pingjun(1,2))^2endwy_junfangcha=sqrt(sx/n);%y陀螺的均方差 wy2=w_jingdu/wy_junfangcha;Wy=wy*wy2 %半物理仿真噪声Wysx=0;for i=1:nsx=sx+(W(i,3)-W_pingjun(1,3))^2endwz_junfangcha=sqrt(sx/n);%z陀螺的均方差 wz3=w_jingdu/wz_junfangcha;GAGGAGAGGAFFFFAFAFWz=wz*wz3 %半物理仿真噪声Wz %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%求加计的均方差%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%f_jingdu=1/1000*9.8%加计的精度为1mgsx=0;for i=1:nsx=sx+(F(i,1)-F_pingjun(1,1))^2endfx_junfangcha=sqrt(sx/n);%x加计的均方差GAGGAGAGGAFFFFAFAFfx1= f_jingdu/fx_junfangcha;Fx=fx*fx1;sx=0;for i=1:nsx=sx+(F(i,2)-F_pingjun(1,2))^2endfy_junfangcha=sqrt(sx/n);%y加计的均方差fx2= f_jingdu/fy_junfangcha;Fy=fx*fx2;sx=0;for i=1:nsx=sx+(F(i,3)-F_pingjun(1,3))^2endfz_junfangcha=sqrt(sx/n);%z加计的均方差fx3= f_jingdu/fz_junfangcha;Fz=fx*fx3; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%轨迹发生器数据叠加噪GAGGAGAGGAFFFFAFAF声%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%Wx_invout=invout(:,5);Wy_invout=invout(:,6);Wz_invout=invout(:,7);Fx_invout=invout(:,2);Fy_invout=invout(:,3);Fz_invout=invout(:,4);L_invout=invout(:,8); %纬度Jingdu_invout=invout(:,9);%经度Height_invout=invout(:,10);%高度%%%%%%%%%%%%%%%开始叠加%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%N1=size(invout);n1=N1(1,1);%%%%应为采样点数大于轨迹发生器的个数，所以以轨迹发生器的个数为准Wxx=Wx(1:n1,1)+Wx_invout;Wyy=Wy(1:n1,1)+Wy_invout ;Wzz=Wz(1:n1,1)+Wz_invout;Wibb=[Wxx,Wyy,Wzz];GAGGAGAGGAFFFFAFAFFxx=Fx(1:n1,1)+Fx_invout;Fyy=Fy(1:n1,1)+Fy_invout ;Fzz=Fz(1:n1,1)+Fz_invout;Fibb=[Fxx,Fyy,Fzz];q0=zeros(n1,1);GAGGAGAGGAFFFFAFAFq1=zeros(n1,1);q2=zeros(n1,1);q3=zeros(n1,1);Phai=zeros(n1,1);Thita=zeros(n1,1);Gama=zeros(n1,1);Phai(1)=0/180*pi;%偏航初始角Thita(1)=(0)*pi/180;%俯仰初始角Gama(1)=(0)*pi/180;%横滚初始角L=zeros(n1,1);nmda=zeros(n1,1);Vxt=zeros(n1+1,1);Vyt=zeros(n1+1,1);q0(1)=cos(-Phai(1)/2)*cos(Thita(1)/2)*cos(Gama(1)/2)+sin(-Phai(1)/2)*sin(Thita(1)/2)*sin(Gama(1)/2);q1(1)=cos(-GAGGAGAGGAFFFFAFAFPhai(1)/2)*sin(Thita(1)/2)*cos(Gama(1)/2)+sin(-Phai(1)/2)*cos(Thita(1)/2)*sin(Gama(1)/2);q2(1)=cos(-Phai(1)/2)*cos(Thita(1)/2)*sin(Gama(1)/2)-sin(-Phai(1)/2)*sin(Thita(1)/2)*cos(Gama(1)/2);q3(1)=cos(-Phai(1)/2)*sin(Thita(1)/2)*sin(Gama(1)/2)-sin(-Phai(1)/2)*cos(Thita(1)/2)*cos(Gama(1)/2);Wie=0.000072921151467;%已经是弧度制L(1)=40/180*pi;nmda(1)=116.0/180*pi;T=0.01;%采样频率为100HzVxt(1)=0;Vyt(1)=0;Re=6378245+80;%加高度80米e=1/298.3;for k=1:n1c11=q0(k)^2+q1(k)^2-q2(k)^2-q3(k)^2;GAGGAGAGGAFFFFAFAFc12=2*(q1(k)*q2(k)+q0(k)*q3(k));c13=2*(q1(k)*q3(k)-q0(k)*q2(k));c21=2*(q1(k)*q2(k)-q0(k)*q3(k));c22=q0(k)^2-q1(k)^2+q2(k)^2-q3(k)^2; c23=2*(q2(k)*q3(k)+q0(k)*q1(k));c31=2*(q1(k)*q3(k)+q0(k)*q2(k));c32=2*(q2(k)*q3(k)-q0(k)*q1(k));c33=q0(k)^2-q1(k)^2-q2(k)^2+q3(k)^2; Cnb=[c11,c12,c13c21,c22,c23c31,c32,c33];GAGGAGAGGAFFFFAFAFif abs(c22)>0.0000000000001Phai(k)=atan(-c21/c22);endif abs(c22)>0.0000000000001 & c21>0 Phai(k)=pi/2;endif abs(c22)>0.0000000000001 & c21<0Phai(k)=-pi/2;endif abs(c22)>0.0000000000001 & c22>0 Phai(k)=atan(-c21/c22);endif abs(c22)>0.0000000000001 & c22>0 & c21>0 Phai(k)=atan(c21/c22)+pi;endif abs(c22)>0.0000000000001 & c22>0 & c21<0 Phai(k)=atan(-c21/c22)-pi;endGAGGAGAGGAFFFFAFAFThita(k)=asin(c23);Gama(k)=-atan(c13/c33);Cbn=inv(Cnb);Aibn=Cbn*Fibb(k,:)';Rxt=Re/(1-e*(sin(L(k))*sin(L(k))));axt=Aibn(1,1)+2*Wie*sin(L(k))*Vyt(k)+Vyt(k)*Vxt(k)* tan(L(k))/Rxt;ayt=Aibn(2,1)-2*Wie*sin(L(k))*Vxt(k)-Vxt(k)*Vxt(k)*tan(L(k))/Rxt;Vxt(k+1)=axt*T+Vxt(k);Vyt(k+1)=ayt*T+Vyt(k);Ryt=Re/(1+2*e-3*e*(sin(L(k))*sin(L(k))));L(k+1)=0.5*T*(Vyt(k+1)+Vyt(k))/Ryt+L(k);nmda(k+1)=0.5*T*(Vxt(k+1)+Vxt(k))/Rxt*sec(L(k))+nmd a(k);Wenn=[-GAGGAGAGGAFFFFAFAFVyt(k)/Ryt;Vxt(k)/Rxt;Vxt(k)/Rxt*tan(L(k))];%课本86页4.2-38式Winn=Wenn+[0;Wie*cos(L(k));Wie*sin(L(k))];Winb=Cnb*Winn;Wtbb=Wibb(k,:)'-Winb;dltaTita0_fang=(Wtbb(1,1)*T)^2+(Wtbb(2,1)*T)^2+(Wtb b(3,1)*T)^2;dltaTita=[0,-Wtbb(1,1)*T,-Wtbb(2,1)*T,-Wtbb(3,1)*T;GAGGAGAGGAFFFFAFAFWtbb(1,1)*T,0,Wtbb(3,1)*T,-Wtbb(2,1)*T;Wtbb(2,1)*T,-Wtbb(3,1)*T,0,Wtbb(1,1)*T;Wtbb(3,1)*T,Wtbb(2,1)*T,-Wtbb(1,1)*T,0]Q=((1-dltaTita0_fang/8)*eye(4)+0.5*dltaTita)*[q0(k);q1(k) ;q2(k);q3(k)];q0(k+1)=Q(1);q1(k+1)=Q(2);q2(k+1)=Q(3);q3(k+1)=Q(4);endfigurehold oni=1:n1;GAGGAGAGGAFFFFAFAFsubplot(1,2,1),plot(i,Vxt(i))%速度误差title('叠加噪声后的东向速度误差')subplot(1,2,2),plot(i,Vyt(i))title('叠加噪声后的的北向速度误差')figurehold oni=1:n1;subplot(1,2,1),plot(i,L(i)*180/pi)%位置误差title('叠加噪声后的的纬度误差')subplot(1,2,2),plot(i,nmda(i)*180/pi)title('叠加噪声后的的经度误差')figurehold oni=1:n1;plot(i,Phai(i)*180/pi)%姿态角误差subplot(1,3,1), title('叠加噪声后的的航向角误差')GAGGAGAGGAFFFFAFAFfigurehold oni=1:n1;plot(i,Thita(i)*180/pi)%subplot(1,3,2), title('叠加噪声后的俯仰角误差')figurehold oni=1:n1;plot(i,Gama(i)*180/pi)%subplot(1,3,3),GAGGAGAGGAFFFFAFAFtitle('叠加噪声后的横滚角误差')%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%轨迹发生器的数据处理%%%%%%%%%%%%%%%clear,clcinvout=load('E:\惯导实验数据\第四次\实验4.3\第四部分半物理仿真数据生成方法及数据格式说明\IMU数据\invout.dat');Wx_invout=invout(:,5);Wy_invout=invout(:,6);Wz_invout=invout(:,7);Wibb=[Wx_invout,Wy_invout,Wz_invout];Fx_invout=invout(:,2);Fy_invout=invout(:,3);Fz_invout=invout(:,4);Fibb=[Fx_invout,Fy_invout,Fz_invout];L_invout=invout(:,8); %纬度GAGGAGAGGAFFFFAFAFJingdu_invout=invout(:,9);%经度Height_invout=invout(:,10);%高度N1=size(invout);n1=N1(1,1);q0=zeros(n1,1);q1=zeros(n1,1);q2=zeros(n1,1);q3=zeros(n1,1);Phai=zeros(n1,1);Thita=zeros(n1,1);Gama=zeros(n1,1);Phai(1)=0/180*pi;%偏航初始角Thita(1)=0*pi/180;%俯仰初始角Gama(1)=0*pi/180;%横滚初始角L=zeros(n1,1);nmda=zeros(n1,1);Vxt=zeros(n1+1,1);GAGGAGAGGAFFFFAFAFVyt=zeros(n1+1,1);q0(1)=cos(-Phai(1)/2)*cos(Thita(1)/2)*cos(Gama(1)/2)+sin(-Phai(1)/2)*sin(Thita(1)/2)*sin(Gama(1)/2);q1(1)=cos(-Phai(1)/2)*sin(Thita(1)/2)*cos(Gama(1)/2)+sin(-Phai(1)/2)*cos(Thita(1)/2)*sin(Gama(1)/2);q2(1)=cos(-Phai(1)/2)*cos(Thita(1)/2)*sin(Gama(1)/2)-sin(-Phai(1)/2)*sin(Thita(1)/2)*cos(Gama(1)/2);GAGGAGAGGAFFFFAFAFq3(1)=cos(-Phai(1)/2)*sin(Thita(1)/2)*sin(Gama(1)/2)-sin(-Phai(1)/2)*cos(Thita(1)/2)*cos(Gama(1)/2);Wie=0.000072921151467;%已经是弧度制L(1)=40/180*pi;nmda(1)=116.0/180*pi;T=0.01;%采样频率为100HzVxt(1)=0;Vyt(1)=0;Re=6378245+80;%加高度80米e=1/298.3;for k=1:n1c11=q0(k)^2+q1(k)^2-q2(k)^2-q3(k)^2;c12=2*(q1(k)*q2(k)+q0(k)*q3(k));c13=2*(q1(k)*q3(k)-q0(k)*q2(k));c21=2*(q1(k)*q2(k)-q0(k)*q3(k));c22=q0(k)^2-q1(k)^2+q2(k)^2-q3(k)^2;c23=2*(q2(k)*q3(k)+q0(k)*q1(k));GAGGAGAGGAFFFFAFAFc31=2*(q1(k)*q3(k)+q0(k)*q2(k));c32=2*(q2(k)*q3(k)-q0(k)*q1(k));c33=q0(k)^2-q1(k)^2-q2(k)^2+q3(k)^2;Cnb=[c11,c12,c13c21,c22,c23c31,c32,c33];if abs(c22)>0.0000000000001Phai(k)=atan(-c21/c22);endif abs(c22)>0.0000000000001 & c21>0 Phai(k)=pi/2;endif abs(c22)>0.0000000000001 & c21<0Phai(k)=-pi/2;endif abs(c22)>0.0000000000001 & c22>0 Phai(k)=atan(-c21/c22);endGAGGAGAGGAFFFFAFAFif abs(c22)>0.0000000000001 & c22>0 & c21>0 Phai(k)=atan(c21/c22)+pi;endif abs(c22)>0.0000000000001 & c22>0 & c21<0 Phai(k)=atan(-c21/c22)-pi;endThita(k)=asin(c23);GAGGAGAGGAFFFFAFAFGama(k)=-atan(c13/c33);Cbn=inv(Cnb);Aibn=Cbn*Fibb(k,:)';Rxt=Re/(1-e*(sin(L(k))*sin(L(k))));axt=Aibn(1,1)+2*Wie*sin(L(k))*Vyt(k)+Vyt(k)*Vxt(k)* tan(L(k))/Rxt;ayt=Aibn(2,1)-2*Wie*sin(L(k))*Vxt(k)-Vxt(k)*Vxt(k)*tan(L(k))/Rxt;Vxt(k+1)=axt*T+Vxt(k);Vyt(k+1)=ayt*T+Vyt(k);Ryt=Re/(1+2*e-3*e*(sin(L(k))*sin(L(k))));L(k+1)=0.5*T*(Vyt(k+1)+Vyt(k))/Ryt+L(k);nmda(k+1)=0.5*T*(Vxt(k+1)+Vxt(k))/Rxt*sec(L(k))+nmd a(k);Wenn=[-Vyt(k)/Ryt;Vxt(k)/Rxt;Vxt(k)/Rxt*tan(L(k))];%课本86GAGGAGAGGAFFFFAFAF页4.2-38式Winn=Wenn+[0;Wie*cos(L(k));Wie*sin(L(k))];Winb=Cnb*Winn;Wtbb=Wibb(k,:)'-Winb;dltaTita0_fang=(Wtbb(1,1)*T)^2+(Wtbb(2,1)*T)^2+(Wtb b(3,1)*T)^2;dltaTita=[0,-Wtbb(1,1)*T,-Wtbb(2,1)*T,-Wtbb(3,1)*T; Wtbb(1,1)*T,0,Wtbb(3,1)*T,-Wtbb(2,1)*T;Wtbb(2,1)*T,-Wtbb(3,1)*T,0,Wtbb(1,1)*T;Wtbb(3,1)*T,Wtbb(2,1)*T,-Wtbb(1,1)*T,0]Q=((1-dltaTita0_fang/8)*eye(4)+0.5*dltaTita)*[q0(k);q1(k) ;q2(k);q3(k)];q0(k+1)=Q(1);GAGGAGAGGAFFFFAFAFq1(k+1)=Q(2);q2(k+1)=Q(3);q3(k+1)=Q(4);endfigurehold oni=1:n1;subplot(1,2,1),plot(i,Vxt(i))%速度误差title('轨迹发生器的东向速度误差') subplot(1,2,2),plot(i,Vyt(i))title('轨迹发生器的北向速度误差')GAGGAGAGGAFFFFAFAFfigurehold oni=1:n1;subplot(1,2,1),plot(i,L(i)*180/pi)%位置误差title('轨迹发生器的纬度误差')subplot(1,2,2),plot(i,nmda(i)*180/pi)title('轨迹发生器的经度误差')figurehold oni=1:n1;plot(i,Phai(i)*180/pi)%姿态角误差subplot(1,3,1), title('轨迹发生器的航向角误差')figurehold oni=1:n1;plot(i,Thita(i)*180/pi)%subplot(1,3,2),title('轨迹发生器的俯仰角误差')GAGGAGAGGAFFFFAFAFfigurehold oni=1:n1;plot(i,Gama(i)*180/pi)%subplot(1,3,3), title('轨迹发生器的横滚角误差')如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！29942 74F6 瓶\€%21012 5214 刔31813 7C45 籅31366 7A86 窆27348 6AD4 櫔?29496 7338 猸35662 8B4E 譎m39403 99EB 駫834407 8667 虧GAGGAGAGGAFFFFAFAF。