惯性导航系统仿真(上机)课件.ppt

1、1 1 惯导系统分析方法惯导系统分析方法2 2 平台式惯导系统仿真方法平台式惯导系统仿真方法3 3 平台式惯导系统仿真实例平台式惯导系统仿真实例4 4 捷联式惯导系统仿真方法捷联式惯导系统仿真方法5 5 捷联式惯导系统仿真实例捷联式惯导系统仿真实例第第0606讲讲 惯导系统仿真惯导系统仿真第第0606讲讲-1.-1.惯导系统分析方法惯导系统分析方法导航系统误差：导航系统误差：姿态误差姿态误差 xVyV速度误差速度误差位置误差位置误差第第0606讲讲-2.-2.PINSPINS仿真方法仿真方法惯导系统仿真依据：惯导系统仿真依据：（基本方程（基本方程）0000000)0()0()0(sincos)

2、0(cos)0()0()sin2()0()sin2(zpitypitxpitzpipzypitxpitzpitypipyxpitzpitypitxpipxNccxciepipzNcxciepipyMcypipxccNcxccMcycyyycxcNtxcietycyxxxcycNcxcietxcxRtgVRVRVRVRVVVgVtgRVfVVVgVtgRVfV第第0606讲讲-2.-2.PINSPINS仿真方法仿真方法由于引入水平和方位阻尼，由于引入水平和方位阻尼，系统变为：系统变为：)()()()()()(76853241ssssBsHssssAsHyxcossin)()1()(109EDss

3、CYssWs第第0606讲讲-2.-2.PINSPINS仿真方法仿真方法因此，因此，基本方程变为：基本方程变为：00)0()sin2()0()sin2(ycyycxcNcxcycyxcxxcycNcxcxcxVVAgVtgRVAVVVAgVtgRVAVzMyrycycrxxrxcxNcczyMyrycyrxxrxcxNccyxryyrycyMcxURHVKVEWtgVKHVKVRURHVKVDWVKHVKVRUVKHVKVR/)()(1sin/)()(1cos)(111111111011011)0(sec)(1)0()(1ccrxxrxcxNccryyrycyMcVKHVKVRVKHVKVR0

4、00)0()0()0(zpityxpitxpitzpipzypitxpitzpitypipyxpitzpitypitxpipx速度方程：速度方程：位置方程：位置方程：陀螺控制方程：陀螺控制方程：平台运动方程：平台运动方程：第第0606讲讲-2.-2.PINSPINS仿真方法仿真方法 由于数学模型中含有高阶因子项，不适合计算机运算，因此引入中间变量 ，基本方程变为：aubucudueufu zfNcrxdcrxcxNcczyfMrxdcrxcxNccyxrybarycyMcxccrxdcrxcxNccrybarycyMcfebarycyffeebarycyeddrxcxdccrxcxcbbary

5、cybaarycyaycyycxcNcxcpycyxcxxcycNcxcpxcxuEBCuRtgVKuuVKVARuDBCuRVKuuVKVARuVKuuVKVBRVKuuVKVARVKuuVKVBRuuuuVKVuuuuuuVKVuuuVKVuuuVKVuuuuVKVuuuVKVuVVAgVtgRVAVVVAgVtgRVAV1)(1sin1)(1cos)(10)0(sec)(10)0()(10)0()(0)0()(0)0()(0)0()(0)0()(0)0()()0()sin2()0()sin2(11111111111910110212131346165717800第第0606讲讲-2.-2

6、.惯导系统仿真方法惯导系统仿真方法由于引入水平和方位阻尼，由于引入水平和方位阻尼，基本方程变为：基本方程变为：第第0606讲讲-3.-3.PINSPINS仿真实例仿真实例仿真实例：仿真实例：1.设定仿真步长：设定仿真步长：2.设定工作状态：设定工作状态：3.设定初始位置：设定初始位置：4.设定初始速度：设定初始速度：5.设定初始姿态偏差角：设定初始姿态偏差角：6.设定陀螺漂移：设定陀螺漂移：7.设定加速度计零偏：设定加速度计零偏：8.设定仿真时间：设定仿真时间：ins.step=20;ins.workmode=1ins.phic=45.7796*PI/180.0;ins.lamdac=126.

7、6705*PI/180.0;ins.phi=45.7796*PI/180.0;ins.lamda=126.6705*PI/180.0ins.Vcx=0.0;ins.Vcy=0.0;ins.Vx=0.0;ins.Vy=0.0;ins.alfa=0.0*P180/60;ins.beta=0.0*P180/60;ins.gama=0.0*P180/60;ins.segmax=0.1*4.848e-8;ins.segmay=0.1*4.848e-8;ins.segmaz=0.1*4.848e-8;ins.DeltaAn=0.0e-5*g0;ins.DeltaAe=0.0e-5*g0;for(i=0;i

8、28800;i+)第第0606讲讲-3.-3.PINSPINS仿真实例仿真实例课堂仿真作业：课堂仿真作业：1.仿真惯导系统的三种周期振荡：仿真惯导系统的三种周期振荡：（陀螺漂移激励、加速度计零偏激励陀螺漂移激励、加速度计零偏激励）2.仿真不同陀螺漂移对惯导系统的影响：仿真不同陀螺漂移对惯导系统的影响：（三轴漂移均小于三轴漂移均小于0.01度度/小时小时）3.仿真不同加速度计零偏对惯导系统的影响：仿真不同加速度计零偏对惯导系统的影响：（两轴零偏均小于两轴零偏均小于1.010-4g）4.结合仿真结果进行定量描述：结合仿真结果进行定量描述：6.通过对仿真软件的理解，仿真出不含傅科振荡的误差曲线。通过

9、对仿真软件的理解，仿真出不含傅科振荡的误差曲线。5.不同工作状态下的误差仿真：不同工作状态下的误差仿真：第第0606讲讲-4.-4.SINSSINS仿真方法仿真方法捷联式惯导系统解算流程：捷联式惯导系统解算流程：一、四元数的即时修正 bbbkqjqiqqQ3210321032100000qqqqqqqqbpbxbpbybpbzbpbxbpbzbpbybpbybpbzbpbxbpbzbpbybpbx二、姿态速率计算)()()(1peppiepbbibpeppiebpbibpipbpbibbipbibbpbTTT三、四元数最佳归一化 QqqqqkqjqiqqQbbb1232221203210第第0

10、606讲讲-4.-4.SINSSINS仿真方法仿真方法捷联式惯导系统解算流程：捷联式惯导系统解算流程：四、捷联矩阵T的计算 232221201032203110322322212030212031302123222120333231232221131211)(2)(2)(2)(2)(2)(2qqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqTTTTTTTTTT五、姿态角计算 321sinT主)/(33311TTtg主)/(22121TTtgH主主主01800003602222THHHTHHH主主主主主coscossincossincossincossinsincoscos

11、cossinsinsincossinsincoscossinsincossinsinsincoscosHHHHHHHHHHTpb第第0606讲讲-4.-4.SINSSINS仿真方法仿真方法捷联式惯导系统解算流程：捷联式惯导系统解算流程：六、比力的坐标变换 bzbybxpzpypxfffTTTTTTTTTfff333231232221131211七、速度V的及时修正gVVVfffVVVpzpypxpepxpiexpepypieypepxpiexpepzpiezpepypieypepzpiezpzpypxpzpypx0002)2()2(022)2(0八、位置修正 MpyRVsecMpxRV第第06

12、06讲讲-4.-4.SINSSINS仿真方法仿真方法由由SINS解算流程可以得到的分析结论：解算流程可以得到的分析结论：1.SINS输入信息是相对惯性系的角速率信息 和相对惯性系的比力信息bibzbibybibx,bibzbibybibxfff,2.SINS输出信息相对地球的位置、速度和相对地理系的姿态。SINS如何完成导航功能的？如何完成导航功能的？1.由速率陀螺仪敏感角速率，由加速度计敏感比力信息，提供SINS输入信号；2.由流程1-流程8完成导航定位信息解算。第第0606讲讲-4.-4.SINSSINS仿真方法仿真方法SINS仿真怎么办？仿真怎么办？1.需要通过模拟器来模拟角速率信息和比

13、力信息；2.通过流程1-流程8完成导航定位功能解算。在在SINS仿真中，通过仿真中，通过Modle.cpp来模拟产生角速率信来模拟产生角速率信息和比力信息息和比力信息第第0606讲讲-5.-5.SINSSINS仿真实例仿真实例仿真实例：仿真实例：1.设定仿真步长：设定仿真步长：2.设定初始位置状态：设定初始位置状态：3.设定初始速度：设定初始速度：4.设定陀螺漂移：设定陀螺漂移：5.设定加速度计零偏：设定加速度计零偏：6.设定仿真时间：设定仿真时间：modle.hn=0.02;cyzq=0.02;modle.Lat=45.7796*PI/180.0;modle.Lon=126.6705*PI/

14、180.0;sins.phi=45.7796*PI/180.0;sins.lamda=126.6705*PI/180.0ins.Vcx=0.0;ins.Vcy=0.0;ins.Vx=0.0;ins.Vy=0.0;modle.G_drift=0.01*D2R/3600.0;modle.A_bias=1.0*1e-5*g0;for(jj=0;jj12000000;jj+)第第0606讲讲-5.-5.SINSSINS仿真实例仿真实例课堂仿真作业：课堂仿真作业：1.仿真惯导系统的三种周期振荡：仿真惯导系统的三种周期振荡：（陀螺漂移激励、加速度计零偏激励陀螺漂移激励、加速度计零偏激励）2.仿真不同陀螺漂移对惯导系统的影响：仿真不同陀螺漂移对惯导系统的影响：（三轴漂移均小于三轴漂移均小于0.01度度/小时小时）3.仿真不同加速度计零偏对惯导系统的影响：仿真不同加速度计零偏对惯导系统的影响：（两轴零偏均小于两轴零偏均小于1.010-4g）4.结合仿真结果进行定量描述：结合仿真结果进行定量描述：6.通过对仿真软件的理解，仿真出不含傅科振荡的误差曲线。通过对仿真软件的理解，仿真出不含傅科振荡的误差曲线。5.不同工作状态下的误差仿真：不同工作状态下的误差仿真：