四元数法的捷联惯导系统仿真

资 源 简 介

四元数法的捷联惯导系统仿真

详 情 说 明

在捷联惯导系统（SINS）仿真中，四元数法因其计算高效和避免奇异值的特性而被广泛应用于姿态解算。本文介绍一种基于四元数法的捷联惯导系统仿真方法，并利用仿真的陀螺仪和加速度计数据进行一分钟的导航解算。

核心思路： 四元数更新姿态 采用四元数微分方程进行姿态更新，利用陀螺仪输出的角速度数据，通过积分计算当前时刻的姿态四元数。四元数的更新避免了欧拉角的万向节锁问题，同时计算量较方向余弦矩阵更小。

加速度计数据解算 加速度计提供比力信息，通过姿态矩阵（由四元数转换而来）将其从载体坐标系转换至导航坐标系，再结合重力补偿计算速度和位置信息。

仿真数据生成 陀螺仪数据模拟载体角速度变化，加速度计数据模拟运动过程中的比力输入，仿真时需考虑传感器噪声和漂移的影响，以更接近真实情况。

误差分析与修正 由于积分运算会累积误差，仿真过程中需考虑适当的误差抑制方法，如周期性地进行航向对准或结合参考信息（如GPS）进行组合导航修正。

扩展思考： 若结合实际应用，可进一步引入卡尔曼滤波（KF）或粒子滤波（PF），以优化导航解算精度。 四元数归一化处理是必要的，以避免数值计算带来的误差积累。

通过这一仿真方法，可以验证四元数法在捷联惯导中的有效性，并为后续的算法优化与工程实现提供参考。