捷联惯导姿态算法改进：角速率输入与圆锥补偿

"一种角速率输入的捷联惯导姿态算法 (2014年)" 本文主要探讨了一种针对角速率输入的捷联惯导系统(SINS)姿态解算的新型圆锥补偿算法，旨在提高系统在圆锥运动条件下的精度。捷联惯导系统是一种无需外部参考信号，依赖于内部陀螺仪和加速度计测量数据来确定载体姿态、位置和速度的自主导航系统。在复杂的运动环境中，如圆锥运动，传统的姿态算法可能无法提供足够的精度。 作者汤传业和陈熙源提出了一个新的圆锥补偿结构，该结构引入了角速率拟合的角增量。这个创新点在于通过拟合角速率数据，能够更准确地估计载体在圆锥运动中的姿态变化，从而提高补偿效果。在圆锥运动条件下，他们推导出了圆锥误差分析表达式，这是一个关键步骤，因为它允许对系统的性能进行定量评估。 接着，研究者利用频域泰勒方法优化设计圆锥误差补偿系数。频域泰勒方法是一种基于傅里叶变换的分析工具，可以有效地处理周期性和非线性问题，从而在各个频率范围内改善误差补偿性能。这种方法的运用使得补偿系数的设计更加精确，进一步提升了姿态解算的精度。 为了验证新算法的有效性，研究者定义了一个圆锥运动环境下的姿态算法性能评价模型，并通过仿真对比了新算法与传统五子样算法的性能。仿真结果显示，新的五子样算法在中低频范围内的规范化圆锥精度显著优于传统算法，提高了至少一个数量级。此外，他们还发现，增加子样数和提高采样频率能够显著增强新算法在圆锥运动环境下的性能优势。 这项工作为捷联惯导系统的圆锥运动补偿提供了新的理论基础和实用方法，对于提升系统在复杂运动条件下的导航精度具有重要意义。这一研究成果不仅有助于理解捷联惯导系统的动态行为，也为相关领域的工程应用提供了有价值的参考。