關於捷聯慣導解算的理解筆記

2021-08-08 19:47:09 字數 1294 閱讀 2970

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捷聯式慣性導航

捷聯:與載體固聯

慣性:牛頓力學定律,慣性定律

導航:引導航行

加速度計:測的為比力加速度,載體系相對於慣性系

陀螺儀:測得為角速度,

載體系相對於慣性系

慣性導航的基本思路:加速度一次,二次積分得到速度與位置資訊;角速度一次積分得到姿態資訊(不是很準確的描述)

加計與陀螺測得的資訊不能直接進行積分,都各自包含各種冗餘資訊,在解算時需要去掉這些資訊,得到載體系相對於導航系的加速度和角速度,然後再進行解算。

方向余弦矩陣:矩陣可以表示變換,加上三角函式,表示角度的變換。

四元數:用四個元素描述乙個三維空間的乙個軸的轉動,即與軸-角對應。

等效旋轉向量:求解四元數微分方程時,用其代替

δθ,消除不可互動性誤差。等於乙個在乙個軸向的角度向量,對其微分求解,再帶入到四元數微分方程中。

不可互動性誤差:

解算1.低動態:方向余弦矩陣直接和四元數相等,求解四元數的微分方程

2.高動態:在求解四元數微分方程時,會出現乙個變化的角度,這個角度的引入會產生不可互動性誤差,當在高動態的情況下,載體系會出現圓錐運動,所以這種不可互動性誤差會直接影響到解算過程,產生比較到的誤差。所以可以利用等效旋轉向量,把載體系三次轉換,等效於過載體系乙個軸的一次轉動。另四元數等於這個等效旋轉向量,求解旋轉向量的微分方程。單子樣即為四元數微分方程的求解,還有雙子樣,三子樣,四子樣。以三子樣為例,其實就是把求解四元數微分方程的變化的角度分解為三個時間,三次變化。每個微小的時間內角度是變化微小的,而對於微小角時,會在很到程度上減小這種不可互動性誤差,具體理解過程可以結合角速度向量的有限轉動和無限小轉動(上圖為鑑)。子樣越多,這種誤差會越小,但是計算量會很大,影響解算過程。

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