半捷联微惯性测量算法研究

【摘要】为了在现有的MEMS惯性器件的基础上，提高旋转弹的测量精度，中北大学提出并设计了基于MEMS惯性器件的半捷联惯性测量系统。该系统由内外两个筒嵌套而成，内筒安装惯性敏感器件，外筒与弹体相连，内外两部分通过减旋装置连接。由于经过减旋装置后，内筒的角运动处于一定的角频率范围之内，因此半捷联惯性测量系统的算法设计时需要考虑这一角运动情况。本文主要在考虑这一角运动的情况下，设计姿态解算和导航解算的算法系数。半捷联惯性测量系统的内筒完成对载体俯仰角、偏航角以及速度、位置信息的得出；而载体的滚转角信息则是内筒信息以及内外筒间的相对转角共同得出。根据旋转弹的攻角运动方程可知，半捷联惯性测量系统的测试环境为快圆运动和慢圆运动的叠加，因此在算法设计时需要考虑由于弹体攻角引起的圆锥运动的影响。弹体在某一时刻的姿态信息会受到前一时刻的影响，因此在姿态算法设计过程中添加了前一周期角增量补偿项。由于半捷联减旋后的角运动处于特定的频率范围内，因此考虑添加频率优化原则，通过牺牲更角频率下的导航计算精度，降低应用频率范围下的计算误差。在进行速度算法设计时，仍考虑通过频率优化的方法，降低因划船效应带来的误差。在进行位置计算设计时，采用二子样旋转矢量优化方法补偿涡卷效应项。利用MATLAB得出半捷惯性测量系统的理论数据输出，并计算出惯性器件的测量数据；利用本文设计算法和传统意义下的算法分别计算；比较传统的算法与本文算法的误差值，从而证明本文设计算法的有效性。
【作者】景增增；
【导师】李杰；
【作者基本信息】中北大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】圆锥优化；频率优化；算法优化；

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