捷联惯导晃动基座四元数估计对准算法
2014-10-21海军工程大学电气工程学院武汉430033天津航海仪器研究所天津300131
(1. 海军工程大学 电气工程学院,武汉 430033;2. 天津航海仪器研究所,天津 300131)
(1. 海军工程大学 电气工程学院,武汉 430033;2. 天津航海仪器研究所,天津 300131)
针对捷联惯导晃动基座下的初始对准问题,提出了一种基于四元数估计(QUEST)的抗干扰对准算法。将惯性系对准方法中,求取初始姿态阵的问题转化为基于观测矢量确定载体姿态的Wahba问题,利用四元数估计算法得到最小二乘意义下载体初始姿态的最优四元数解。阐述了四元数估计算法的基本原理,详细给出了基于四元数估计算法的捷联惯导晃动基座对准方案。进行了车载实验,实验结果表明:四元数估计对准算法姿态角误差的收敛速度优于双矢量定姿对准算法,同时可进一步提高对准精度。经120 s对准后,水平姿态误差在5″以内,航向误差在1.3′以内。
捷联惯导;晃动基座;初始对准;Wahba问题;四元数估计算法
捷联惯导的初始对准可分为粗对准和精对准两个阶段[1]。目前,捷联惯导晃动基座粗对准方案大都采用惯性系方法解决,该方法将传统解析式对准中载体角晃动干扰转化为线晃动干扰,可有效解决摇摆基座下捷联惯导快速粗对准的问题[2]。惯性系对准法[3]将载体姿态阵分解为三部分,以初始地理系和载体系凝固而成的惯性系作为过渡,运用双矢量定姿原理中的TRAID算法[4]计算初始姿态阵。TRAID算法中的两个矢量具有不对称性,Bar-itzhack由此证明了由TRAID算法得到的姿态阵解不是最优的,并提出了一种最优TRAID 算法(Optimized TRAID)[5]。文献[6]基于Optimized TRAID算法,提出了基于最优三轴姿态测定算法的捷联惯导粗对准方法。……
