捷联惯导非线性对准：欧拉角微分模型简化方法

"基于欧拉角微分模型的捷联惯导直接非线性对准方法是2011年提出的一种改进的捷联惯性导航系统（SINS）对准技术。这种方法从SINS的欧拉姿态角非线性微分方程出发，构建了一个包含姿态角而非姿态误差角的直接非线性对准简化模型。通过利用静态对准的零速度约束条件，减少了计算复杂性。此外，针对系统方程的非线性和量测方程的线性特性，文章提出了一种简化版的联合采样噪声的unified Kalman Filter (uKF)算法，确保状态扩维后计算量不变。通过MATLAB仿真实验，对比了传统欧拉误差角模型的非线性对准方法，证明了简化直接非线性对准模型和简化uKF的有效性，并给出了提高对准精度和收敛速度的工程化建议。" 在捷联惯导系统中，对准是一个关键步骤，用于确定传感器的初始姿态。传统的非线性对准方法通常基于姿态误差角，而本文提出的直接非线性对准方法则直接采用欧拉姿态角作为动态模型的状态。这种方法的优势在于，由于静态对准时系统处于零速度状态，可以利用这一约束条件简化模型，从而降低计算需求。 另外，文章中介绍的简化uKF算法是针对系统方程非线性、量测方程线性特征设计的。在常规的uKF算法中，处理加性系统噪声可能会导致计算复杂度增加，而简化uKF算法成功地避免了这个问题，使得在状态扩展后计算量保持不变，这对于实时性和计算资源有限的嵌入式系统尤其重要。 通过MATLAB仿真，作者比较了两种非线性对准方法的性能。结果表明，直接非线性对准方法不仅能够提供与传统方法相当的对准精度，而且在收敛速度上可能有所提高。此外，作者还提出了一些实用的工程化建议，以进一步优化非线性对准过程，包括参数选择、初始化策略以及噪声模型的优化，这些都有助于提升对准的效率和准确性。 这项工作为捷联惯导系统的快速、精确对准提供了新的理论基础和实践指导，对于实际应用中的导航系统性能改善具有重要意义。