针对理想数据的捷联式惯性导航的MATLAB程序

资 源 简 介

针对理想数据的捷联式惯性导航的MATLAB程序

详 情 说 明

捷联式惯性导航系统是一种不依赖外部信息的自主导航技术，其核心在于通过惯性测量单元(IMU)获取的角速度和比力数据推算出载体的姿态、速度和位置。在理想数据条件下，我们可以忽略传感器误差和环境干扰，专注于算法的基本原理和实现。

姿态解算是捷联导航的首要环节。通过积分陀螺仪测量的角速度数据，采用四元数法或方向余弦法来更新载体坐标系相对于导航坐标系的姿态。四元数法因其计算量小、无奇异性等优点成为主流选择。在MATLAB中可以利用龙格库塔法对四元数微分方程进行数值积分。

速度解算需要对加速度计测量的比力数据进行坐标变换和重力补偿。将载体坐标系下的比力转换到导航坐标系后，扣除重力加速度分量，再进行积分运算。注意地球自转和载体运动引起的哥氏加速度在理想数据处理中可以暂不考虑。

位置解算相对简单，直接对导航坐标系下的速度进行积分即可得到位置信息。在短时间导航中，可以假设地球为平面模型；对于长时间或大范围导航，则需要考虑地球曲率的影响，采用更复杂的地理坐标系转换。

MATLAB实现时，需要设计合理的数据结构和算法流程。典型的结构包括初始化模块、数据读取模块、姿态更新模块、速度更新模块和位置更新模块。仿真时可以人为生成理想的角速度和加速度序列作为输入，验证各模块的基本功能。

理解这些基础原理后，可以进一步扩展考虑传感器误差补偿、初始对准等实际问题，使仿真更接近工程应用场景。