微惯性测量单元MIMU的AHRS软件设计(3)

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 第二章深入研究了航向姿态参考系统，介绍了航向姿态参考系统的原理和相关定义，重点阐述了航向姿态参考系统的核心算法——四元数算法。

 第三章阐述了卡尔曼滤波原理，推导了离散型卡尔曼滤波器的递推方程。

 第四章研究了MSINS与GPS组合的测姿技术，针对纯惯性条件下，MSINS输出的航向、姿态角误差过大的问题，采用第三章推导的卡尔曼滤波器基本方程，实现了对航向、姿态角误差的抑制。文献综述

2 航向姿态参考系统的基本原理

2.1 航向姿态参考系统

2.1.1 航向姿态参考系统概述

本课题中的航向姿态参考系统是一种捷联式航向姿态参考系统，捷联式航向姿态参考系统将陀螺和加速度计直接固联在运动载体上。在捷联系统中，复杂的机电平台被计算机数学平台所代替，因此其结构简单、体积小、重量轻、成本低、可靠性高、维护简单。还可以通过余度技术提高其容错能力。但随之而来的是计算量增大，陀螺和加速度计不但经受载体的线振动，而且还要经受载体的角振动，工作环境恶劣，动态误差较大[22]。

2.1.2 基本原理

航向姿态参考系统的基本原理:将惯性测量元件直接固连在载体上，用于敏感运动载体的加速度和角速度，将其输出到数学平台，进行姿态解算，并从解算而得的姿态矩阵有关元素中提取载体的姿态角。

其中惯性测量元件包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，它们固连在载体上。加速度计测得的是载体相对惯性空间的加速度在载体坐标系中的投影，称为比力；陀螺仪测得的是载体相对惯性空间的转动角速度在载体坐标系中的投影。而导航计算都是在导航坐标系中进行，所以要将这些量都投影到导航坐标系中去。这就要通过姿态变换矩阵来实现了，姿态变换矩阵随时间的变化而变化。所以，航向姿态参考系统的关键其实就是姿态矩阵的计算