開題報告-姿態(tài)測量系統(tǒng)設(shè)計(參考版)
2025-01-24 17:11本頁面
【正文】 根據(jù)坐標變換原理，將LLS坐標一次繞ZLLS軸，XLLS軸和YLLS軸旋轉(zhuǎn)y,p和r角度，將得到該點在BFS系中的坐標，即：設(shè)基線參考接收機天線的LLS坐標為X1LLSY1LLSZ1LLS（0，0，0），兩條基線上非參考天線的LLS坐標分別為X2LLSY2LLSZ2LLS和X3LLSY3LLSZ3LLS，則根據(jù)式（38）可以由三個天線的LLS坐標得到載體的三個姿態(tài)角如式（39），這鐘方法被稱為直接法。由上述方法得到的基線矢量解事再WGS84地球直角坐標系下，而表征載體姿態(tài)的參數(shù)應(yīng)該定義在LLS坐標系下，所以還需要進行坐標變換，即需要把WGS84直角坐標系下的基線矢量轉(zhuǎn)換到載體坐標系下：首先將WGS84坐標變換到LLS系內(nèi)。基線長度為l00m，誤差)：對應(yīng)于雙差觀測方程，250 有：進而可以寫成：其中：ekj =ekej 為基線AB中點分別到衛(wèi)星k,j的單位矢量ek與ej之差。因為GPS姿態(tài)測量系統(tǒng)中，基線長度遠小于接收機天線與GPS衛(wèi)星之間的距離(20200km)，所以由天線A指向GPS衛(wèi)星的單位矢量和由天線B指向GPS衛(wèi)星的單位矢量可以看作相同。示的方法:A，B為兩GPS天線，把連接兩個GPS接收機天線的線段稱為基線。故如何求解當?shù)厮阶鴺讼抵械幕€向量是姿態(tài)解算研究的重點。假設(shè)載體為剛體，則固連于載體的GPS接收機天線的位置相對于載體坐標系固定不變，所以載體坐標系的基線向量是不變化的。載體姿態(tài)的解算實際就是求解表述BFS和LLS這兩個坐標系之間轉(zhuǎn)換關(guān)系的3個歐拉角的過程。2．擬采用的研究手段（途徑）：（1）課題的前期工作，通過大量查閱中外文獻資料，了解姿態(tài)測量系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；（2）用Matlab編寫幾種卡爾曼濾波的仿真程序；（3）焊接制作相應(yīng)電路；（4）Matlab GUI編寫上位機程序。綜上所述，將使用四元數(shù)和卡爾曼濾波來設(shè)計實現(xiàn)一個姿態(tài)測量系統(tǒng)，并設(shè)計相應(yīng)的上位機軟件。旋轉(zhuǎn)矢量法可采取多子樣算法，而且在相同子樣算法中的漂移最小。四元數(shù)法則只需要求解四個未知量的線性微分方程，是較實用的工程方法。歐拉角法微分方程關(guān)系簡單明了，概念直觀，容易理解，但方程中含有三角運算，而且在俯仰角接近90度是方程出現(xiàn)退化現(xiàn)象。因此姿態(tài)矩陣更新算法的重點就是找到一種合適的數(shù)值計算方法[12]。四、姿態(tài)矩陣的更新算法姿態(tài)更新是通過角速度來更新姿態(tài)矩陣，從而獲得新的姿態(tài)信息。文獻[11]運用擴展卡爾曼濾波設(shè)計解決MEMS傳感器精度低漂移大的缺點。J
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