MATLAB实现飞机惯性导航解算系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB开发，利用陀螺仪和加速度计原始数据，通过惯性导航算法实时解算飞机的三维位置、速度及姿态角（俯仰、滚转、偏航），实现高精度的自主导航与定位功能，适用于飞行器研究与仿真应用。

详 情 说 明

飞机惯性导航解算系统

项目介绍

本项目是一个基于惯性测量单元（IMU）数据的飞机导航解算系统。系统通过处理陀螺仪和加速度计的原始测量数据，运用惯性导航核心算法，实时计算并输出飞机在飞行过程中的三维位置、速度及姿态角信息。该系统不依赖于外部信号（如GPS），可实现短时高精度的自主导航定位，适用于航空导航算法研究、仿真测试等场景。

功能特性

• 自主导航解算：仅依赖机载IMU传感器数据，实现不依赖外部参考源的自主定位与定姿。
• 全状态输出：同步解算并输出飞机的经度、纬度、高度、东北天速度以及俯仰、滚转、偏航角。
• 核心算法完备：实现了标准的惯性导航机械编排算法，采用四元数进行姿态更新以规避欧拉角的奇点问题，并包含数值积分与必要的误差补偿技术。
• 灵活的数据接口：支持指定格式的数组作为输入，方便与仿真数据或实测数据进行对接。

使用方法

1. 准备输入数据：确保已准备好符合格式要求的输入数据。

* 陀螺仪数据：一个3行N列的数组，每一行分别代表X、Y、Z轴（通常为机体坐标系）的角速度，单位为弧度/秒。 * 加速度计数据：一个3行N列的数组，每一行分别代表X、Y、Z轴（通常为机体坐标系）的线性加速度，单位为米/秒²。 * 初始条件：提供解算起始时刻的初始位置（经纬度、高度）、初始速度（东北天坐标系）和初始姿态角（俯仰、滚转、偏航）。

1. 配置参数：根据实际传感器特性和应用场景，在代码中设置或调整相关参数，如采样频率、传感器误差初值等。

1. 执行解算：运行主程序。程序将依次读取输入数据，执行惯性导航解算循环。

1. 获取输出：程序执行完毕后，将生成对应的解算结果。

* 位置：3行N列数组，输出经纬度（度）和高度（米）。 * 速度：3行N列数组，输出东北天坐标系下的三轴速度（米/秒）。 * 姿态角：3行N列数组，输出俯仰角、滚转角、偏航角（单位可配置为弧度或度）。

系统要求

• 软件环境：MATLAB（推荐R2016b或更高版本）。
• 知识基础：使用者需具备惯性导航基础知识和MATLAB编程能力，以便理解算法流程并根据需要调整参数。

文件说明

主程序文件承载了本系统的核心解算流程，其主要功能包括：初始化导航参数与坐标系，读取并预处理传感器输入数据；通过循环迭代，依次执行基于四元数的姿态更新算法，完成载体坐标系至导航坐标系的转换；接着进行速度更新，并采用数值积分方法解算载体位置；最终对解算结果进行格式化输出。该文件集成了从原始数据到导航结果的完整解算链路。