一种抑制算法漂移率的四子样旋转矢量优化算法

针对高动态环境下,载体高速旋转会产生不可交换误差而影响姿态解算的精度,研究了基于旋转矢量法的捷联惯导姿态更新算法,在传统的四子样旋转矢量算法的基础上,通过引入前一更新周期的角增量改进算法以减少算法漂移率。推导了圆锥运动条件下利用前一更新周期角增量的四子样旋转矢量优化算法,确定了优化算法的表达式。选择圆锥运动为初始的输入条件进行仿真,并与传统的四子样算法进行比较,结果表明,该算法的漂移率减小,精度提高,适合高动态环境姿态更新计算。     

一种高动态环境巡飞器姿态快速解算算法研究

针对高动态环境下现有姿态更新方法存在圆锥误差,姿态更新频率较低的问题,提出了一种基于滑动三周期旋转矢量姿态解算算法.该算法以角速率输入的等效旋转矢量算法为基础,以连续两个单周期算法作为启动项,在第3个采样周期后采用三周期算法解算姿态角,从而实现姿态的快速更新.试验结果表明:该算法解算航向姿态角误差为龙格库塔法解算航向姿态角误差的1/2,且仅为单周期旋转矢量算法解算航向姿态角误差的1/7.该算法的姿态更新周期为普通三周期旋转矢量法的1/3.     

捷联惯导系统姿态更新旋转矢量算法的优化研究

姿态更新算法是捷联惯导系统的主要算法,其涵盖了欧拉角法、四元数法、旋转矢量算法等几种类型,此种计算方法在应用过程中凸显出可实现不可交换误差补偿的特点,即利用陀螺角增量输出理念达到不可交换性误差补偿目的,并逐渐将其引入到实际工程领域中,满足工程开展需求,且透过关键算法获取相应的数据信息。本文从四子样旋转矢量估计分析入手,并详细阐述了旋转矢量系数优化的具体方法,旨在其能推动当前姿态更新算法的不断优化。     

捷联姿态算法非互易误差的分析与修正

在捷联惯性导性导航系统中,陀螺仪的输出是迭代时间内载体的角增量的量化值;由其解算出的载体姿态存不可交换性误差,该误差的大小与捷联姿态算法密切相关,研究的目的在于选择适当的捷联算汉,减小姿态算法中的不可交换误差,提高捷联算法的精度,以鱼雷捷联惯性姿态基准为例,对四元数法的捷联姿态算法误差和基于等效旋转矢量的优化的三子样捷联姿态算法误差进行了分析比较,数字仿真结果表明,三子样法比四元数法的捷联姿态算精度高7至8个数量级,而前者的采样周期却低一个数量级,显著地提高了捷联姿态算法的制度。     

新的捷联惯性导航划桨误差补偿算法

针对实际捷联惯性导航系统解算中的圆锥误差和划桨误差,结合已解算出的当前时刻之前两个周期的姿态信息对旋转矢量进行修正的算法,利用算法的对偶性原理,将该算法应用于划桨误差补偿算法中。在划桨运动下对该算法进行了仿真,仿真结果表明,该划桨误差补偿算法具有与解析解相当的精度。     

双馈电机转差角的软件检测方法

在双馈调速系统中,采用矢量控制时需要准确地检测到电机的转差角,应用增量式旋转脉冲编码器设计了一种双馈电机转差角的软件检测方法,以所检测到的转差角进行矢量运算,可以获得对转矩和功率因数分别控制的优良调速性能.     

基于旋转矢量误差估计模型的捷联姿态解算方法

针对捷联惯导系统姿态算法分析了一种旋转矢量误差估计模型,并从该模型出发,推导了几种高精度的捷联姿态算法。对０这些算法进行了分析、比较和数字仿真。结果表明,本文的基于旋转矢量误差估计模型的捷联姿态算法可以减小动态误差,提高姿态精度。     

基于LabVIEW的捷联惯导姿态更新算法仿真

由于捷联惯导以数学平台取代了物理平台,在姿态矩阵实时解算时引入了不可交换性误差.对采用等效旋转矢量法克服不可交换性误差进行了探讨,并通过LabVIEW软件编制了仿真程序,所得仿真曲线验证了算法的可行性和正确性,为今后捷联惯导的半实物和实物仿真做了前期工作.     

关于角量的标量性与矢量性

无限小角位移、有限大角位移、角速度、平均角速度、角加速度、平均角加速度和角坐标的增量以及角坐标对时间的一阶和二阶导数不仅是物理学中常用的物理量 ,而且也是很重要的物理概念。物理量又分为标量、矢量和张量 ,若物理量是矢量 ,它应服从矢量的加法法则 ,即两个矢量相加时 ,相加次序不影响它的结果 ,由A→ +B→ =B→+A→ 所得到的最终结果相同。根据这一原则 ,首先 ,将质点对两个坐标轴角坐标的变化等效的转化成坐标系对坐标轴的转动 ;其次 ,交换坐标系对坐标轴的转动次序 ,由此得到的同一矢量两个不同的结果表达式。结果表明 ,无限小的角位移、角速度、平均角加速度、角加速度都是矢量 ,而有限大的转角 ,质点在坐标系中的角坐标的变化量以及角坐标对时间的变化率都是标量     

基于多体理论的双摆头五轴数控机床RTCP误差研究

为了提高五轴数控机床的加工精度,对双摆头五轴数控机床RTCP(rotation tool center point)模块的误差进行了分析.以多体系统运动学理论为基础,结合刚体六自由度假设理论,建立了误差分析模型.对旋转运动引起的RTCP刀具中心点误差和刀具矢量误差进行了深入分析,推导出了刀具中心点误差和刀具矢量误差公式,并利用实验室开发的刀具轨迹仿真软件,对理想轨迹和实际轨迹进行了对比分析,验证了理论和方法的正确性.     

Research on in-light alignment error model based on quaternion and rotation vector

Euler angle error model,rotation vector error model(RVE)and quaternion error model(QE)were qualitatively and quantitatively compared and an in-flight alignment filter algorithm was designed.This algorithm used extended Kalman filter(EKF)based on RVE and QE separately avoiding the accuracy problem of the Euler angle model and used Rauch-Tung-Striebel(RTS)smoothing method to refine the accuracy recuperating the coning error for simplified RVE.Simulation results show that RVE and QE are more adapt for nonlinear filter estimation than the Euler angle model.The filter algorithm designed has more advantages in convergence speed,accuracy and stability comparing with the algorithm based on the three models separately.     

一种新的无陀螺捷联惯导系统配置方案设计方法

配置方案是现有无陀螺捷联惯导系统研究中的薄弱环节,缺乏系统的设计理论和方法.从加速度计的输出方程着手,推导出角速度解算误差和加速度计测量误差之间的关系方程,其中配置方案参数为方程参量.以角速度解算误差最小化为原则,采用混沌粒子群算法,利用某型导弹的飞行数据得到了最优的六加速度计配置方案.针对其不易安装的缺点,通过参数设定,仿真得到了易于实现的次优配置方案.仿真结果表明其角速度解算误差接近于最优配置方案,明显优于国外经典的Cub-type方案.     

一种适用于速率陀螺的捷联航姿算法

为了能将新型固态速率陀螺应用在常规弹箭上,必须研究超高精度的捷联航姿算法,以适应此特殊的应用环境．应用速率陀螺在当前迭代周期和前次迭代周期内输出的信息提出一种修正算法,推导了该方法在典型圆锥运动下的算法误差．结果表明：在速率输入情况下,与传统算法比较,新算法具有较高的精度和适中的计算复杂度．     

Research on coning compensation algorithms for SINS of angular rate input

To compensate the coning error of Strap-down Inertial Navigation Systems (SINS) under high dynamic angular motion, many rotation vector algorithms have been developed using angle increments information. However, most SINS use angular rate gyros. Aimed at this problem, 18 algorithms are derived based on analysis of the conventional algorithms, and corresponding coning error expressions are given. At last simulation is made which indicates that the new algorithms have much higher precision.     

静基座转动修正战车加速度计零偏方法研究

为提高战车捷联惯导系统的初始对准精度,研究了二位置转动修正加速度计零偏的方法。通过对捷联惯导系统静基座的误差方程作Lyapunov变换,得到转动过程中加速度计零偏误差的传播方程,利用等效转动矢量的方法推导出方程的解析解,分析解的稳定性得出二位置对准的最优转动角度。     

基于MEMS与Android智能手机融合的 室内个人导航算法

针对微机电系统(micro-electro mechanical system,MEMS)惯性器件在导航解算中存在较大的累积误差问题,提出了一种基于MEMS惯性器件与Android智能手机融合的室内个人导航算法.导航算法在捷联惯性导航算法的基础上,根据人行走时的运动特点,引入了零速度检测与修正算法来检测人行走过程中的静止状态,并对行人静止时刻的速度和位置信息进行校正,以降低累积误差.导航解算中由于陀螺仪漂移导致获得的行人运动方向角误差较大,故采用MEMS陀螺仪输出姿态信息与Android智能手机中的电子罗盘方向角融合的行人运动方向校正算法来获取行人运动方向,并结合滑动均值滤波算法来进一步校正行人的运动方向,提高导航精度.最后通过实验结果验证了导航累积误差修正算法的可行性和有效性.     

Error Model of Rotary Ring Laser Gyro Inertial Navigation System

To improve the precision of inertial navigation system (INS) during long time operation, the rotation modulated technique (RMT) was employed to modulate the errorr of the inertial sensors into periodically varied signals, and, as a result, to suppress the divergence of INS errors. The principle of the RMT was introduced and the error propagating functions were derived from the rotary navigation equation. Effects of the measurement error for the rotation angle of the platform on the system precision were analyzed. The simulation and experimental results show that the precision of INS was ① dramatically improved with the use of the RMT, and ② hardly reduced when the measurement error for the rotation angle was in arc-second level. The study results offer a theoretical basis for engineering design of rotary INS.     

基于三步旋转坐标旋转数字计算机算法的直接数字频率综合器实现

提出基于三步旋转机制的高精度低时延坐标旋转数字计算机 (CORDIC)算法. 该算法通过对输入角度进行二极化重编码来免除剩余旋转角度的运算,利用三步旋转机制对迭代次数进行压缩,结合合并迭代技术进一步减少迭代次数,降低输出时延. 以16位输出位宽为例,对三步旋转CORDIC算法和流水线迭代式算法进行实现,仿真结果表明：三步旋转CORDIC算法与流水线迭代式算法相比,改善了输出精度,输入到输出的时延降低了75%,硬件开销下降了29.2%. 基于三步旋转CORDIC算法,实现了相位累加器位宽为24的直接数字频率综合器 (DDFS);使用加法树结构对多输入加法器进行优化,以提高电路工作频率. 仿真结果表明,该算法的最大幅度误差为8.24 × 10^?6,输出时延为38.5 ns.