提升角速率捷联惯导姿态精度的新算法

本文主要探讨了一种针对角速率输入的捷联惯性导航系统（SINS，Semi-Inertial Navigation System）的姿态解算算法，由汤传业和陈熙源两位作者共同研发。他们的研究旨在提高这种导航系统在角速率输入条件下的圆锥误差补偿精度，这是惯性导航领域的重要问题，尤其是在水路运输等需要高精度定位的应用中。 首先，作者对传统姿态算法进行了深入分析，识别了其结构上的局限性。他们在此基础上提出了创新的圆锥补偿结构，引入了角速率拟合的角增量，这有助于减少由于角速度测量误差带来的姿态解算误差。这种方法旨在通过更精确地捕捉角速度变化，提高系统的稳定性。 接着，作者在圆锥运动的假设下，详细推导出了圆锥误差的分析表达式，利用频域泰勒方法对圆锥误差补偿系数进行了优化设计。频域泰勒方法是一种数值计算方法，通过逼近函数在某一点的Taylor级数展开，从而找到最优的补偿参数，以最小化误差。 为了量化算法的性能，作者定义了一个在圆锥运动环境下的姿态算法性能评价模型。通过仿真对比，他们发现新的五子样算法在中低频段的圆锥精度上相比于传统五子样算法有显著提升，提升了大约一个数量级。这表明，增加子样数和提高采样频率对于提升新算法在复杂运动条件下的性能至关重要。 本文的关键词包括水路运输、角速率、姿态算法、圆锥补偿以及频率泰勒方法，这些都突显了研究的重点和应用背景。整体来看，这项工作对于提升角速率输入捷联惯导系统的稳定性和精度具有重要意义，为惯性导航技术的发展提供了新的思路和改进方案。 汤传业和陈熙源的研究得到了国家自然科学基金、高等学校博士学科点专项科研基金等多个项目的资助，这表明他们的工作得到了学术界的认可和支持。他们的研究成果不仅适用于学术界，也对实际工程中的导航系统设计和优化具有实用价值。