imu用SINS解算的代码框架

以下是一个简单的IMU SINS（strapdown inertial navigation system）解算代码框架，包含了主要的解算步骤和数据处理流程：

1. 定义初始状态和常数：

import numpy as np

# IMU常数
g = 9.81  # 重力加速度
w_ie = 7.2921150e-5  # 地球自转角速度

# 初始状态
lat0 = 39.9 * np.pi / 180  # 初始纬度
h0 = 1000  # 初始高度
v0 = np.array([0, 0, 0])  # 初始速度
Rm = 6378137  # 地球半径
Rn = 6356752  # 地球极半径

2. 定义主函数，包含IMU数据处理和SINS解算：

def main(imu_data, dt):
    # 定义状态和误差
    pos = np.array([lat0, 0, -h0])  # 纬度、经度和高度
    vel = v0  # 速度
    C_b_n = np.eye(3)  # 姿态矩阵
    phi = 0  # 横滚角
    theta = 0  # 俯仰角
    psi = 0  # 航向角
    dpos = np.zeros(3)  # 位置误差
    dvel = np.zeros(3)  # 速度误差
    dC_b_n = np.zeros((3, 3))  # 姿态误差

    # 循环处理IMU数据
    for i in range(len(imu_data)):
        # 获取IMU数据
        w_ib_b = imu_data[i][0:3]  # 角速度
        f_ib_b = imu_data[i][3:6]  # 加速度

        # 转换到地理坐标系
        w_ie_n = np.array([0, w_ie * np.cos(pos[0]), w_ie * np.sin(pos[0])])
        w_ib_n = np.dot(C_b_n, w_ib_b)
        f_ib_n = np.dot(C_b_n, f_ib_b)
        f_ib_n[2] = f_ib_n[2] - g
        f_ib_n = f_ib_n - np.cross(w_ie_n + w_ib_n, v0 + np.array([0, 0, w_ie * (Rm/Rn)**2 * np.sin(pos[0])]))

        # 更新状态和误差
        pos += dt * (vel / (Rm + h0))
        vel += dt * (np.dot(C_b_n, f_ib_b.T) - np.array([0, 0, g]))
        C_b_n = np.dot(C_b_n, update_attitude(w_ib_b, phi, theta, psi, dt))
        phi, theta, psi = attitude_angles(C_b_n)
        dpos = dpos + dt * (vel / (Rm + h0))
        dvel = dvel + dt * (np.dot(C_b_n, f_ib_b.T) - np.array([0, 0, g]))
        dC_b_n = np.dot(dC_b_n, update_attitude(w_ib_b, phi, theta, psi, dt))

    # 输出最终状态
    print("Position: ", pos)
    print("Velocity: ", vel)
    print("Attitude: ", phi, theta, psi)

3. 定义姿态角更新函数：

def update_attitude(w_ib_b, phi, theta, psi, dt):
    p, q, r = w_ib_b
    C_b_n = np.array([
        [1, np.sin(phi) * np.tan(theta), np.cos(phi) * np.tan(theta)],
        [0, np.cos(phi), -np.sin(phi)],
        [0, np.sin(phi) / np.cos(theta), np.cos(phi) / np.cos(theta)]
    ])
    dC_b_n = np.dot(C_b_n, np.array([
        [0, r, -q],
        [-r, 0, p],
        [q, -p, 0]
    ]))
    return np.eye(3) + dC_b_n * dt

4. 定义姿态角计算函数：

def attitude_angles(C_b_n):
    phi = np.arctan2(C_b_n[1, 2], C_b_n[2, 2])
    theta = -np.arcsin(C_b_n[0, 2])
    psi = np.arctan2(C_b_n[0, 1], C_b_n[0, 0])
    return phi, theta, psi

以上是一个简单的IMU SINS解算代码框架，实际应用中需要根据具体情况进行修改和优化。