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如何计算捷联惯导的各项参数

作者:admin  更新时间:2017-07-04
如何计算捷联惯导的各项参数?
如何计算捷联惯导的各项参数?
四个概念:“地舆”坐标系、“机体”坐标系、他们之间换算公式、换算公式用的系数。

地舆坐标系:东、北、天,以下简称地舆。在这个坐标系里有重力永远是(0,0,1g),地磁永远是(0,1,x)(地磁的笔直不关心)两个三维向量。
机体坐标系:以下简称机体,上面有陀螺、加计、电子罗盘传感器,三个三维向量。
换算公式:以下简称公式,公式即是描绘机体姿势的表达方法,通常都是用以地舆为基准,从地舆换算到机体的公式,有四元数、欧拉角、方向余弦矩阵。
换算公式的系数:以下简称系数,四元数的q0123、欧拉角的ROLL/PITCH/YAW、余弦矩阵的9个数。系数即是描绘机体姿势的表达方法的详细数值。
 
姿势,其实即是公式+系数的组合,通常常常用人简单了解的公式“欧拉角”表明,系数即是横滚xx度俯仰xx度航向xx度。
 
2、五个数据源:重力、地磁、陀螺、加计、电子罗盘,前两个来自地舆,后三个来自机体。
 
3、陀螺向量:根据机体,也在机体上积分,由于地舆上无参考数据源,所以很独立,直接在公式的老系数上积分,得到新系数。
狭义上的捷联惯导算法,即是指这个陀螺积分公式,也分为欧拉角、方向余弦矩阵、四元数,他们的积分算法有增量法、数值积分法(X阶龙格-库塔)等等
 
4、加计向量、重力向量:加计根据机体,重力根据地舆,重力向量(0,0,1g)用公式换算到机体,与机体的加计向量算出差错。理论上应当没有差错,这差错逆向思想一下,其实即是换算公式的系数差错。所以这差错可用于纠正公式的系数(横滚、俯仰),也即是姿势。
 
5、电子罗盘向量、地磁向量:同上,只不过要砍掉地舆上的笔直向量,由于无用。只留下地舆水平面上的向量。差错能够用来纠正公式的系数(航向)。
 
6、就这样,系数不停地被陀螺积分更新,也不停地被差错批改,它和公式所代表的姿势也在不断更新。
假如积分和批改用四元数算法(由于运算量较少、无奇点差错),最后用欧拉角输出操控PID(由于角度比较直观),那就需要有个四元数系数到欧拉角系数的变换。常用的三种公式,它们之间都有变换算法。