捷联惯性导航系统姿态算法与误差补偿研究

"尹苗苗的硕士学位论文探讨了捷联惯性导航系统(SINS)的姿态算法研究，主要关注如何在不增加硬件成本的情况下，通过深入研究系统误差机理，开发抑制硬件误差的新理论和方法。论文中提出了四元数姿态实时修正算法，并建立了基于四元数的非线性误差模型，以提高SINS的导航精度和姿态计算的准确性。" 在捷联惯性导航系统中，姿态算法扮演着关键角色，它利用加速度计和陀螺仪的输出信号来确定载体（如船舶）的速度、位置、航向以及姿态。SINS的误差来源多样，包括仪表误差、安装误差、初始条件误差、计算误差、动态误差以及运动干扰等。尤其是由载体运动引起的动态误差和计算误差，对系统的性能影响显著。 论文的核心工作集中在以下几个部分： 1. 在导航坐标系内，建立了描述船舶航行状态的方程，这是理解船舶运动和计算其导航参数的基础。 2. 提出了一种基于多步骤Adams-Loultion方法的四元数姿态修正算法。四元数是一种有效的数学工具，能够简洁地表示和操作三维旋转，从而优化姿态计算的精度和效率。 3. 设计了姿态修正算法的预估误差方程，通过预测值和修正值的比较来改进姿态计算的准确度。这一方法特别适用于动态环境中，如圆锥运动数据分析所示。 4. 建立了四元数法的非线性误差模型，该模型基于实际航行数据与计算数据的偏差，有助于理解和补偿系统中存在的非线性误差，进一步提升导航性能。 姿态计算不仅是SINS算法的关键，也是其他误差算法和处理技术的基础。通过这些创新性的研究，尹苗苗的论文旨在提高捷联惯性导航系统的整体性能，使其能在复杂的海洋环境中提供更可靠、更精确的导航信息。