一种基于重心拉格朗日插值法的捷联惯导姿态解算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于重心拉格朗日插值法的捷联惯导姿态解算方法。该方法可以在器件带宽受限，不降低更新频率的前提下，提高更新周期内的采样点个数，利用多子样的等效旋转矢量算法进行姿态解算，提高解算精度。具体来说，该方法首先根据前几个周期采样的角速率信息，利用重心拉格朗日插值法计算当前更新周期内的插入角速率，再结合真实采样点进行本周期旋转矢量的计算，利用四元数更新方程求解姿态矩阵，并求解出更新周期内的姿态信息(姿态角)。本发明专利技术可以有效减少插值过程中的计算量，同时提高算法的解算精度。仿真实验表明：在同等传感器精度，相同更新频率和采样率的条件下，该方法可以将解算精度提升75％。

A method of attitude calculation for Strapdown Inertial Navigation System Based on barycentric Lagrange interpolation

【技术实现步骤摘要】
一种基于重心拉格朗日插值法的捷联惯导姿态解算方法
本专利技术属于捷联惯导系统姿态解算方法领域。捷联惯导的姿态解算方法是利用陀螺仪测得的角速率或角增量，对运载体姿态进行解算，得到载体的姿态角，和由载体坐标系变换到导航坐标系的方向余弦矩阵(捷联矩阵)。利用方向余弦矩阵和加速度计测得的加速度可以解算出载体的速度和位置。因此捷联惯导姿态解算方法是捷联惯导系统中的核心方法，设计高精度的姿态解算方法可以提高捷联惯导系统的解算精度。
技术介绍
在导航系统中捷联惯导系统是将惯性测量器件固联到运载体上的惯性导航系统，其特点是不依赖于外部信息、结构简单、可靠性高。虽然捷联惯导系统相比于其他导航系统有很多优点，但是由于惯性器件直接固联在载体上，因此对惯性器件的精度和捷联惯导方法的精度有很高的要求。在现实的载体运动中，由于气动、发动机振动等因素会使载体出现角振动和线振动。这些角振动和线振动被惯性器件所感知，这就要求惯性器件有较高的带宽，同时要求解算方法对由角振动、线振动引起的不可交换性误差有所补偿，以保证在高动态环境下的捷联惯导系统的精度。通常提高捷联惯导系统解算精度可以从两个方面入手：一个方面是提高器件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于重心拉格朗日插值法的捷联惯导姿态解算方法包括以下步骤：步骤S1：利用当前更新周期以及前几个周期的采样点，计算插值点角速率；步骤S2：结合插值点角速率，计算当前更新周期内的角增量；步骤S3：利用角增量计算等效旋转矢量，并代入四元数更新方程，计算捷联姿态矩阵；步骤S4：利用捷联姿态矩阵求解姿态角信息，完成解算。

【技术特征摘要】
1.一种基于重心拉格朗日插值法的捷联惯导姿态解算方法包括以下步骤：步骤S1：利用当前更新周期以及前几个周期的采样点，计算插值点角速率；步骤S2：结合插值点角速率，计算当前更新周期内的角增量；步骤S3：利用角增量计算等效旋转矢量，并代入四元数更新方程，计算捷联姿态矩阵；步骤S4：利用捷联姿态矩阵求解姿态角信息，完成解算。2.根据权利要求1所述的基于重心拉格朗日插值法的姿态解算方法，其特征在于：所述步骤S1中，计算插值点的方法采用的是重心拉格朗日插值法，计算插值点的同时，更新重心拉格朗日多项式，方便下一更新周期计算插值点；设Ω为当前更新周期的角速率向量，为插入的角速率值，(ωk-1,ωk-2,·…,ωk-n)为前n个周期采样角速率值；

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泽林，朱柏承，牛尊，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11