逆向算法：捷联惯导系统初始对准与航位推算

本文主要探讨了逆向航位推算算法在腿部机器人的平衡控制和捷联惯导系统中的应用，特别是在动基座初始对准过程中的实用性。作者基于捷联惯导系统的导航更新算法，推导出了逆向导航算法，这是一种与传统正向导航算法形式上一致，但方向和初始条件相反的处理方式。 文章的核心内容围绕以下几个方面展开： 1. 逆向算法的基本原理：作者解释了如何通过改变正向算法中的符号，如陀螺采样数据和地球自转角速率，以及设定逆向导航的初始状态，实现从mt时刻到0t时刻的逆向导航解算。这种算法的逆向处理不仅涉及到姿态矩阵和位置坐标的更新，而且速度之间的关系是大小相等但符号相反。 2. 姿态跟踪算法：当捷联惯导系统在小范围移动且仅需姿态导航信息时，可以通过简化算法只关注姿态的更新，即逆向姿态跟踪算法。这种算法在忽略速度和位置变化的影响下，仅进行姿态的实时更新。 3. 航位推算算法：通过结合里程计或测速仪的数据，可以实现航位推算，逆向航位推算算法在此基础上构建，通过对存储的采样数据进行逆向处理，同时实现动基座初始对准和位置导航。 4. 动基座初始对准方案：文章提出了一个三阶段的动基座初始对准策略，包括在方位角未知时的水平对准、粗略方位自对准，以及最终的罗经方位对准。通过逆向导航算法，可以优化初始对准过程，提高精度和效率。 5. 实验验证：作者通过车载试验验证了所提出的逆向导航算法在实际应用中的有效性，结果显示在运动条件下，方位对准精度达到了0.112º（1σ），而位置导航精度约为0.1%×行驶路程。 本文的研究对于理解逆向导航算法在复杂环境中，尤其是在惯性导航系统中的应用具有重要意义，有助于提高系统的初始对准速度和精度，同时为后续的导航计算提供更高效的数据处理策略。