陈建锋 陈熙源 祝雪芬

(1 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室，南京210096)

(2 江苏大学电气信息工程学院，镇江212013)

姿态解算是捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system，SINS)算法中最重要的部分.高精度的姿态解算通常由圆锥优化算法和姿态四元数更新2 部分构成［1］，其中圆锥优化算法一直是SINS 研究的热点内容.

现有的圆锥优化算法都是在Bortz［2］提出的旋转矢量的基础上发展起来的.经典的圆锥优化算法采用的是基于角增量信号的多子样算法结构，适用于输出信号为角增量的陀螺仪.考虑到某些新型陀螺仪的输出为角速率信号，如果直接采用公式提取角增量，并不能体现多子样圆锥优化算法原有的优越性［3］.一种解决的办法是通过硬件积分器得到角增量信号.在此基础上，有学者提出了基于角增量加角速率信号(称为硬件增强角速率)［4-7］的算法结构.另一种方法是采用基于纯角速率信号［8-9］的算法结构.从优化过程中的残留误差来看，这2 类算法具有同样优越的性能，但是鲜有文献对这些算法的姿态解算精度进行分析(特别是姿态解算的精度极限).此外，国外有学者提出了新的优化思路，采用最小二乘法使某一频率范围内的算法误差达到最小［10］.

本文推导了经典圆锥运动环境下旋转矢量变化量的真值，分析了传统的硬件增强角速率优化算法的姿态解算精度，阐述了算法中周期分量的影响;在此基础上，提出了一种改进的算法，对传统算……