3.2惯性导航静态实验一、实验目的1、掌握捷联惯导系统基本工作原理2、掌握捷联惯导系统捷联解算方法3、了解捷联惯导系统误差传递规律和方程二、实验原理捷联惯性导航系统(SINS)的导航解算流程如图1所示。在程序初始化部分,主要是获得SINS的初始姿态阵、初始位置矩阵以及初值四元数;并读取SINS数据更新频率等SINS的工作参数。图1惯性导航原理这里,、λ分别为当地纬度和经度ψ、θ、γ分别为载体航向、俯仰、横滚角。地理坐标系为东-北-天坐标系。1.姿态计算姿态矩阵为:(1)(2) 位置矩阵为:?(3)其中: (4)使用姿态四元数来更新姿态。四元数微分方程为: (5)简写为:(6)其中:?解四元数微分方程:(7)式中: (8)其中T为导航解算周期。归一化四元数,有更新后的姿态矩阵:(9)提取姿态角: (10)2.速度计算由下列速度方程进行速度的更新?(11)式中,(12)速度更新(13)由式(11)求出加速度,则。在实际程序中,为了进一步提高解算的精度,也可以在姿态阵更新前后分别计算两次加速度,用梯形法求得速度的更新值。3.位置矩阵更新与位置计算(14)?式中: (17)解上述微分方程使用如下解法:(15)提取经纬度: (16)四、主要实验设备①捷联惯性导航实验系统一套;②监控计算机一台。五、实验内容及结果1.MIMSIMU系统导航计算①将IMU固定在夹具上,将IMU连同夹具一起静置于桌面;②调整稳压电源的输出电压为+8V,关闭电源。连接稳压电源与IMU供电输入端,连接IMU信号线与USB-232转接线至监控计算机;③打开监控计算机中的监控软件;④打开捷联惯导实验系统电源,捷联惯导实验系统开始启动;⑤保持捷联惯性导航系统静止600秒,并记录实时输出数据;⑥停止记录数据,利用捷联解算方法计算纯惯性导航误差。MIMSIMU系统纯惯导导航结果:(1)速度误差(2)姿态误差(2)位置误差
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