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1、GPS辅助姿态计算的捷联陀螺罗经实现第31卷第4期2010年12月上海海事大学JournalofShanghaiMaritimeUniversityVD1.3lDec.NO.122010文章编号:1672—9498(2010)04-0017—06GPS辅助姿态计算的捷联陀螺罗经实现冯爱国一,徐晓苏(1.南通航运职业技术学院航海系,江苏南通226010;2.东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室,南京210096)摘要:为给船舶提供可靠的航向信息,提高系统集成化及数字化程度,降低设计成本及机械复杂度,提出利用四
2、元数法对GPS及捷联惯性器件输出的数据进行解算,设计基于捷联惯导系统姿态计算的免施矩罗经方法.通过分析以GPS及捷联惯性器件数据确定初始姿态矩阵,利用罗经法进行精对准及修正角速率计算,惯性器件数据坐标系转换,角增量计算,四元数更新,姿态矩阵更新,姿态计算等系列算法,给出用串口采集及处理GPS数据和微惯性器件数据的方案,设计算法实现的软件流程.仿真分析表明,系统启动时间短,输出结果稳定,误差在商船允许范围内,虚拟仪表显示实时,准确.关键词:捷联惯导系统;姿态解算;GPS参数;四元数;陀螺罗经中图分类号:U666.12;U
3、666.151;P228.4;TP301.6文献标志码:AStrapdowngyrocompassdesignbasedonGPS.assistedattitudecalculationFENGAiguo一.XUXiaosu(1.DepartmentofNavigation,NantongShippingCollege,NantongJiangsu226010,China;2.KeyLaboratoryofMicro-inertialInstrumentandAdvancedNavigationTechnology,M
4、imstryofEducation,SoutheastUniv.,Nanjing210096,China)Abstract:Inordertoprovideshipswithreliableheadinginformationandimprovetheintegrationanddig—itallevelofthesystem,andreducethecostandmechanicalcomplexity,acalculationmethodwithGPSandstrapdowninertialinstrumentou
5、tputdatausingquaternionmethodisproposed,andatorque—freecompassbasedonStrapdownInertialNavigationSystem(SINS)attitudealgorithmisdesigned.Byanaly—zingseveralalgorithms.suchasinitialattitudematrixdeterminationwithGPSandstrapdowninertialin—strumentdata,finealignment
6、andcalculationofangularratecorrectionusinggyrocompass,coordinatestransformationofinertialinstrumentdata,calculationofangleincrement,quaternion,attitudematrixup-datingandattitudecalculation,theschemeofcollectingGPSandmicro—inertialinstrumentdatathroughserialporti
7、spresented,andtheproceduresofalgorithmaredesigned.Thesimulationresultsindicatethat收稿日期:2010—07—05修回日期:2010-08—12基金项目:国家自然科学基金(60874092,50575042);总装备部预研项目(51309060402,51309020503);原国防科学技术工业委员会基础科研项目(C1420080224);航空科学基金(20080869009)作者简介:冯爱国(1970一),男,江苏南通人,副教授,硕士,东
8、南大学国内访问学者,甲类大副,研究方向为先进导航技术及计算机在航海中的应用,(E—mail)flysir392@sohu.toni18上海海事大学第3I卷thesystemhasshortstarttimeandstableoutput,theell'oriswithintheacceptablerangeofcommercial
