高动态姿态测量圆锥误差补偿算法改进及实时性分析

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作者 庞珂 兀伟 +1 位作者 刘星 刘强 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第2期57-63,共7页

弹丸圆锥运动会对制导系统产生严重的控制干扰,为了补偿该误差,分析了一种新的圆锥误差补偿算法,以提高弹载姿态控制系统在高动态运动环境下的解算精度和实时性。结合四元数四阶龙格-库塔法和三子样等效旋转矢量法,利用修正型罗德里格... 弹丸圆锥运动会对制导系统产生严重的控制干扰,为了补偿该误差,分析了一种新的圆锥误差补偿算法,以提高弹载姿态控制系统在高动态运动环境下的解算精度和实时性。结合四元数四阶龙格-库塔法和三子样等效旋转矢量法,利用修正型罗德里格斯参数改进基于角增量输出的三子样四元数姿态算法,推导相应的微分方程表达式,建立三子样四元数改进算法姿态求解数学模型。仿真结果表明,与传统圆锥误差补偿算法相比,改进算法能更有效的补偿圆锥误差,平均解算精度提高了约17.32%,减少了高动态环境下的计算量,实时性提升了约22.54%。 展开更多

关键词 捷联姿态算法 圆锥误差补偿 龙格-库塔法 圆锥运动

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经典圆锥误差补偿算法中剩余误差估计的局限性研究 被引量：20

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作者 严恭敏 严卫生 徐德民 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第4期379-385,共7页

在经典圆锥误差补偿系数和剩余误差估计公式推导过程中,特别在半锥角有限小、圆锥运动频率较低和选用多子样算法时,经典的剩余误差估计方法会出现严重偏差。在不能视半锥角为无限小量情况下,文中利用推导方法提出一种新的剩余误差估计... 在经典圆锥误差补偿系数和剩余误差估计公式推导过程中,特别在半锥角有限小、圆锥运动频率较低和选用多子样算法时,经典的剩余误差估计方法会出现严重偏差。在不能视半锥角为无限小量情况下,文中利用推导方法提出一种新的剩余误差估计的参考公式,即圆锥误差补偿极限精度公式。利用仿真方法验证了等效旋转矢量误差的周期项对圆锥常值漂移误差有影响。研究表明,在一定的半锥角和圆锥频率的工程应用环境下,当极限精度发挥作用时,提高圆锥误差补偿精度的唯一途径是缩短补偿周期,而不像经典的结论那样——通过提高子样数几乎能无限提高圆锥误差补偿精度。 展开更多

关键词 圆锥误差补偿 等效旋转矢量 四元数 角增量 捷联惯导系统

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一种新的捷联惯导系统圆锥误差补偿算法研究 被引量：8

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作者 程承 潘泉 李汉舟 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期1-4,共4页

鉴于传统圆锥误差补偿算法中忽略圆锥运动的幅值特性,并且存在泰勒级数高阶项截断误差的问题,基于传统圆锥误差补偿算法公式,通过载体不同的机动性能指标确定圆锥运动幅值特性,并利用最小二乘方法估计一组圆锥补偿算法的加权系数,从而... 鉴于传统圆锥误差补偿算法中忽略圆锥运动的幅值特性,并且存在泰勒级数高阶项截断误差的问题,基于传统圆锥误差补偿算法公式,通过载体不同的机动性能指标确定圆锥运动幅值特性,并利用最小二乘方法估计一组圆锥补偿算法的加权系数,从而得到一种新的捷联惯导系统圆锥误差补偿算法,仿真结果表明,文中算法对圆锥误差补偿效果优于传统算法。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 等效旋转矢量 圆锥误差补偿算法 姿态算法

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高动态捷联姿态测量的改进型圆锥误差补偿算法研究 被引量：2

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作者 王真 高凤歧 +1 位作者 高敏 高伟伟 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第22期204-206,223,共4页

高动态条件下,传统圆锥补偿算法存在不可交换性误差。为抑制圆锥误差,提出了基于角速率输出的等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法;并采用修正型罗德里格斯参数进行更新,推导了相应的圆锥补偿算法方程和表达式。在不同圆锥运动频率下和... 高动态条件下,传统圆锥补偿算法存在不可交换性误差。为抑制圆锥误差,提出了基于角速率输出的等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法;并采用修正型罗德里格斯参数进行更新,推导了相应的圆锥补偿算法方程和表达式。在不同圆锥运动频率下和不同更新频率下,仿真验证得出了改进算法在精度和稳定性方面均较四元数法、三子样算法均有提高。实测结果表明,改进算法受圆锥半角、圆锥运动频率的影响较小,在高动态条件下较传统算法性能更优。 展开更多

关键词 高动态条件 捷联姿态测量 圆锥误差补偿 等效旋转矢量

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旋转惯导系统中的圆锥误差分析及其补偿 被引量：5

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作者 赖际舟 吕品 +1 位作者 张玲 刘建业 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期159-164,共6页

圆锥误差是由转动不可交换性误差引起的,存在于惯导系统导航解算的一种误差形式。由于基于旋转调制方式的惯导系统运动模式与传统捷联惯导系统不同,因此圆锥误差的表现形式也会发生相应变化。首先建立了旋转调制惯导系统的圆锥运动模型... 圆锥误差是由转动不可交换性误差引起的,存在于惯导系统导航解算的一种误差形式。由于基于旋转调制方式的惯导系统运动模式与传统捷联惯导系统不同,因此圆锥误差的表现形式也会发生相应变化。首先建立了旋转调制惯导系统的圆锥运动模型,对其不可交换性误差进行了推导。在此基础上分析了基于等效旋转矢量的多子样算法在旋转惯导系统圆锥误差补偿中的应用效果以及旋转方案对圆锥误差补偿的影响,最终通过仿真对理论分析进行了验证。仿真结果表明,圆锥误差对于旋转惯导系统的影响要大于传统惯导系统,但可以通过改变旋转方式来对圆锥误差进行抑制。 展开更多

关键词 惯性导航 旋转惯导系统 转动不可交换性误差 多子样算法 圆锥误差补偿

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基于对偶四元数的圆锥及划船误差补偿改进算法 被引量：5

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作者 邢丽 熊智 +1 位作者 刘建业 杭义军 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1336-1347,共12页

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... 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。 展开更多

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

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旋转矢量算法中圆锥补偿误差的变化规律

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作者 王立冬 鲁军 +1 位作者 殷建玲 余伟涛 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期328-331,共4页

基于典型圆锥运动输入,研究、分析了旋转矢量算法中圆锥补偿误差的变化规律。从理论上推导、分析了基于角速率的旋转矢量算法及其圆锥补偿误差与旋转矢量算法本身、基座动态特性之间的关系;在假定没有传感器测量误差的前提下,结合仿真,... 基于典型圆锥运动输入,研究、分析了旋转矢量算法中圆锥补偿误差的变化规律。从理论上推导、分析了基于角速率的旋转矢量算法及其圆锥补偿误差与旋转矢量算法本身、基座动态特性之间的关系;在假定没有传感器测量误差的前提下,结合仿真,得出旋转矢量算法的圆锥补偿误差与捷联惯组的采样频率f以及圆锥运动频率ω的关系,给出了圆锥补偿误差随f/ω的变化规律,确立了旋转矢量算法具有圆锥误差补偿效应的(f/ω)的极限值:(f/ω)≥3。研究结果对捷联惯组的设计及其在高动态环境下的应用具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 飞行器控制 导航技术 旋转矢量算法 圆锥补偿误差 典型圆锥运动

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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

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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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旋转矢量多迭代捷联姿态解算误差补偿算法 被引量：4

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作者 王真 高凤岐 +1 位作者 高敏 高伟伟 《中国测试》 CAS 北大核心 2016年第8期113-117,共5页

为克服高动态条件下的捷联姿态解算存在不可交换性误差的问题,达到进一步增强捷联姿态误差抑制效果的目的,基于角速率的输出提出了等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法,推导对应的圆锥补偿算法方程及其表达式。分别在不同圆锥运动频率... 为克服高动态条件下的捷联姿态解算存在不可交换性误差的问题,达到进一步增强捷联姿态误差抑制效果的目的,基于角速率的输出提出了等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法,推导对应的圆锥补偿算法方程及其表达式。分别在不同圆锥运动频率情况下和不同姿态更新频率情况下,展开仿真验证算法的漂移误差和俯仰角误差,以传统的四元数法、三子样算法为对照,分析仿真数据曲线,得出本改进算法在精度和稳定性方面均有较大提高。在单轴速率转台上进行光纤陀螺的实测验证中,通过调整圆锥运动半偏角和频率,测量获取光纤陀螺惯组输出情况,结果表明:该算法在高动态条件下受圆锥半角、圆锥运动频率的影响较小,性能更加优越。 展开更多

关键词 捷联姿态测量 高动态 圆锥误差补偿 等效旋转矢量

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一种角速率输入的圆锥算法设计 被引量：7

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作者 汤传业 陈熙源 李建利 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期456-461,共6页

针对角速率输入的传统捷联惯导姿态算法在高动态环境下精度低的问题,提出一种角速率输入的在期望的圆锥运动环境下的频域最优圆锥误差补偿优化算法。在分析圆锥误差补偿通式的基础上,建立了角速率输入的圆锥误差准则,基于最小二乘原理... 针对角速率输入的传统捷联惯导姿态算法在高动态环境下精度低的问题,提出一种角速率输入的在期望的圆锥运动环境下的频域最优圆锥误差补偿优化算法。在分析圆锥误差补偿通式的基础上,建立了角速率输入的圆锥误差准则,基于最小二乘原理建立了圆锥误差补偿优化目标,并推导了角速率输入的圆锥误差补偿优化系数,讨论了载体运动环境。在圆锥运动环境下,将新算法与传统的频域泰勒算法通过数字仿真进行了对比分析,结果表明,在高频圆锥运动环境下,新算法的精度明显高于频域泰勒算法。 展开更多

关键词 角速率 圆锥运动环境 圆锥误差补偿 优化算法

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捷联惯导系统中的圆锥和伪圆锥运动研究 被引量：12

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作者 余杨 张洪钺 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第5期1-4,共4页

分别对圆锥运动和伪圆锥运动的产生原因、表达形式,以及对捷联惯导系统的影响进行了分析。由于圆锥运动和伪圆锥运动并不相同,因此圆锥运动补偿算法将对两者产生不同的效果。数字仿真表明,圆锥补偿算法可以大大降低经典圆锥运动对捷联... 分别对圆锥运动和伪圆锥运动的产生原因、表达形式,以及对捷联惯导系统的影响进行了分析。由于圆锥运动和伪圆锥运动并不相同,因此圆锥运动补偿算法将对两者产生不同的效果。数字仿真表明,圆锥补偿算法可以大大降低经典圆锥运动对捷联导航系统的不利影响,但同时却会增大伪圆锥运动对捷联导航系统的不利影响。因此在实际应用当中,应当结合圆锥运动和伪圆锥运动对系统的影响比重,选择合适的圆锥补偿算法。 展开更多

关键词 捷联惯性导航 圆锥运动 圆锥误差 伪圆锥运动 圆锥误差补偿算法

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基于角增量和角速率的旋转矢量算法的等效性 被引量：7

12

作者 王立冬 孟亚峰 高庆 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期340-344,共5页

推导了基于角增量和角速率的两种旋转矢量算法(RVA)及其计算误差,并从理论上分析、比较了两种RVA及其圆锥补偿误差(CCE);在不考虑传感器误差情况下,对两种算法的CCE进行了基于典型圆锥运动的仿真。结果表明,两种RVA的CCE由采样频率和圆... 推导了基于角增量和角速率的两种旋转矢量算法(RVA)及其计算误差,并从理论上分析、比较了两种RVA及其圆锥补偿误差(CCE);在不考虑传感器误差情况下,对两种算法的CCE进行了基于典型圆锥运动的仿真。结果表明,两种RVA的CCE由采样频率和圆锥运动频率的比值定量确定:当比值大于1 000时,相同子样数的两种算法的CCE相等;两种RVA具有圆锥误差补偿效应的范围为该比值介于3和1 000之间。在该有效范围内,CCE随比值的减小而单调增大,并且相同子样数的两种算法的CCE随着子样数的增大而趋于相等;当比值小于等于3时,两种算法的圆锥误差补偿效应同样减弱。从而得出两种算法的圆锥误差补偿效应的近似等效性。对于捷联惯组的设计、RVA的选择及其在惯组高动态环境下的应用具有一定指导作用。 展开更多

关键词 控制和导航 旋转矢量算法 圆锥补偿误差 圆锥误差补偿效应 捷联惯组

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高精度游移方位捷联惯导系统的数字仿真 被引量：1

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作者 张磊 汪渤 《微计算机信息》 北大核心 2008年第22期238-239,共2页

捷联惯导系统的数字仿真对于系统设计、方案论证和算法研究有着重要的意义,特别是游移方位捷联惯导系统.因此通过完成轨迹发生器、仪表仿真和捷联解算来实现游移方位捷联惯导系统的全数字仿真.在此基础上,通过研究三样子圆锥误差补偿和... 捷联惯导系统的数字仿真对于系统设计、方案论证和算法研究有着重要的意义,特别是游移方位捷联惯导系统.因此通过完成轨迹发生器、仪表仿真和捷联解算来实现游移方位捷联惯导系统的全数字仿真.在此基础上,通过研究三样子圆锥误差补偿和三样子划船误差补偿来提高捷联惯导系统的精度和稳定性,并进行了仿真比较. 展开更多

关键词 捷联惯导系统 圆锥误差补偿 划船误差补偿

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频域内捷联惯导导航算法的研究 被引量：1

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作者 刘鑫宇 杨功流 《航空计算技术》 2018年第1期131-134,共4页

频域内捷联惯导导航算法采用连续的姿态微分方程求解,提高了载体运动时的圆锥误差补偿效果,本文研究和分析频域导航解算流程,将算法并行化处理,得到一套完整的频域导航解算算法。通过跟时域等效矢量多子样进行仿真对比,表明频域导航算... 频域内捷联惯导导航算法采用连续的姿态微分方程求解,提高了载体运动时的圆锥误差补偿效果,本文研究和分析频域导航解算流程,将算法并行化处理,得到一套完整的频域导航解算算法。通过跟时域等效矢量多子样进行仿真对比,表明频域导航算法可以明显地抑制载体的不可交换性误差,提高导航精度。 展开更多

关键词 捷联惯导 圆锥误差补偿 多子样 频域解算

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基于前周期优化子样数的姿态算法 被引量：1

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作者 李荣祚 周召发 徐梓皓 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期333-336,共4页

针对补偿精度存在极限的问题,对传统圆锥补偿算法的子样数进行优化,利用当前周期和前周期采样值构造圆锥补偿项。当前周期采用单子样、二子样和三子样有效缩短了补偿周期,从而提高了精度极限值,而前周期子样数选取最佳值使补偿精度趋近... 针对补偿精度存在极限的问题,对传统圆锥补偿算法的子样数进行优化,利用当前周期和前周期采样值构造圆锥补偿项。当前周期采用单子样、二子样和三子样有效缩短了补偿周期,从而提高了精度极限值,而前周期子样数选取最佳值使补偿精度趋近极限值。仿真结果表明,与传统多子样旋转矢量算法相比,该算法在圆锥补偿精度方面有一定优势。 展开更多

关键词 旋转矢量算法 圆锥误差补偿 极限精度 补偿周期 优化子样数

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