四元数算法在捷联惯导系统姿态计算中的应用研究.docx

四元数算法在捷联惯导系统姿态计算中的应用研究

目录

四元数算法在捷联惯导系统姿态计算中的应用研究（1）．．．．．．．．．．3

一、内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1捷联惯导系统概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2四元数算法在姿态计算中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.3研究目的与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

二、捷联惯导系统基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.1捷联惯导系统概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.2惯性器件及工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.3捷联惯导系统基本方程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

三、四元数算法概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

3.1四元数基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.2四元数运算及性质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.3四元数在姿态表示中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

四、四元数算法在捷联惯导系统姿态计算中的应用．．．．．．．．．．．．．．21

4.1姿态解算基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

4.2基于四元数的姿态解算算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

4.3姿态更新与数据融合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

五、四元数算法的优化与改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

5.1算法的稳定性优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

5.2算法的实时性改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

5.3误差分析与补偿．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

六、实验研究与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

6.1实验系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

6.2实验过程与数据记录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

6.3实验结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

七、结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

7.1研究结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

7.2进一步研究展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

四元数算法在捷联惯导系统姿态计算中的应用研究（2）．．．．．．．．．48

一、内容综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

1.2四元数算法简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

1.3捷联惯导系统概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

二、四元数基础理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

2.1四元数的定义与表示方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

2.2四元数的运算规则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

2.3四元数的性质与应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

三、捷联惯导系统姿态模型分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

3.1陀螺仪与加速度计的原理．．．．．．．．．．．．．