哈工大导航原理大作业

导航原理作业(惯性导航部分)名字上课1104103学号11104103一、标题要求a fighter equiped with sins is initially at the position of nl and El，stationry on a motionless carrier . three gyros，and three accelererometerCase 1: stationary on board testthe body frame of the fighter initially coinciders with the geographical frame，as shown in the figure，with its pitching axis pointing to the(1) around(2) around(3) aroundAfter that，the body of the fighter stops rotating。you are required to compute the final output of the three accelerometer s on the fighter，Using both DCM and quaternion respectvely，and ignooit is known that the magnitude of gravity acceleration is。Case 2:flight navigationInitially，The fighter is stationary on The motionless carrier with its board 25m above The sea level。its pitching and rolling axes are both in the local horizo N，and its rolling axis rison the north by east，parallel with the runway on board . thisthe output of the gyros and accelerometer s are both pulse numbers，each gyro pulse is an angular increment of，and each accelerometer pulse isthe gyro output frequency is 10 Hz，And the acceleromers is 1hz。the output of gyros and accelerometer s within 5400s are stored in MATLAB data files named gout . mat and aout . mat，Containing matrices GM of and amthe format of data as shown in the tables，With 10 rows of each matrix selected . each row represents the out of the type of sensors at each sample timethe earth can be seen as an ideal sphere，with radius 6368.00km and spinning rate，the errors of sensors are ignored，So is the effect of heffect ofthe output of the gyros are to integrated every 0.1s . the rotation of geographical frame is to Be updated every 1s，so are the velocities and position(1)compute the final attitude quaternion、longitude、latitude、height、and east、north、vertical velocities of(2)compute the total horizontal distance travel by the fighter。(3)draw the latitude-versus-longitude trajectory of the fighter，horizontal longitude axis。(4)draw the curve of the height of fighter，with horizontal time axis。二、案例1的答复2.1方向余弦形成方法(1)围绕Xb轴旋转(2)围绕Yb轴旋转(3)绕Zb轴旋转所以转换后的坐标是因为最初的时刻是所以计算了2=三个加速度计的输出分别是2有关计算过程，请参阅附录I2.2四元数方法(1)围绕Xb轴旋转(2)围绕Yb轴旋转(3)绕Zb轴旋转合成四元数合成四元数的反函数按公式计算=三个加速度计的输出分别是2两种计算方法的计算结果表明，方向余弦公式和四元数方法的计算结果相同。计算程序见附录二三、案件2的答复3.1流程图3.2源程序见附录iii3.3模拟和结果运行3.3.1程序可以获得：(1)战斗机相对局部地理坐标系的姿态四元数如下：(2)经度=纬度=高度=(3)战斗机的东、北和垂直速度(4)战斗机的总水平距离为：运行3.3.2程序以绘制经纬度战斗机轨迹(经度为横轴，纬度为纵轴)。图：运行3.3.3程序，绘制战斗机的高度曲线(时间水平轴、高度垂直轴)，如图所示。四、经验通过此次大型操作，您进一步了解了有关惯性导航技术(如力、四元数等)的基本概念，同时重新检查了方向余弦矩阵方法和四元数方法，从而更好地使用sins。此外，此大型作业中的所有程序都必须包含Matlab编程，四元数的初始化在编写程序时非常重要，四元数的初始化错误会导致所有计算结果无效。每当编程过程中出现问题，就通过互联网确认一些资料，并与周围的学生进行深入讨论，学习和解决问题。这进一步提高了我的自学能力和综合应用知识的能力。五、确认参考/支持本文根据本人的研究成果，并参考相关文献资料进行整合，本人并非完全独立完成研究，编程部分大部分是参考百度百科及其周边朋友的研究成果。还从上次前辈后辈的形式收到了报告。本人对课题的任何结论不承担全部责任。对此特别说明。附录一C1=1，0，00，cos(10/180*pi)，sin(10/180*pi)0、-sin (10/180 * pi)、cos (10/180 * pi)；%第一个旋转方向馀弦阵列C2=cos (30/180 * pi)，0，-sin(30/180 * pi)0，1，0Sin(30/180*pi)、0、cos(30/180*pi)；%第二个旋转方向馀弦阵列C3=cos (-50/180 * pi)，sin (-50/180 * pi)，0-sin (-50/180 * pi)、cos (-50/180 * pi)、00，0，1；%第三个旋转方向馀弦阵列a=C3 * C2 * C1 *0；0；9.8%旋转后计算加速度的输出验证Norm(A)%检查输出是否正确附录二Q1=cos(10/360 * pi)；0；0；sin(10/360 * pi)；第一次旋转%四元数Q2=cos(30/360 * pi)；sin(30/360 * pi)；0；0；%第二个旋转四元数Q3=cos(-50/360 * pi)；0；sin(-50/360 * pi)；0；%第三个旋转四元数R=quml(q1，Q2)；%四元数乘积计算Q=quml(r，Q3)；A1=q(1) q(2) q(3) q(4)-q(2) q(1) q(4) -q(3)-q(3) -q(4) q(1) q(2)-q(4) q(3) -q(2) q(1)a2=q(1)-q(2)-q(3)-q(4)Q(2) q(1) q(4) -q(3)Q(3) -q(4) q(1) q(2)Q(4) q(3) -q(2) q(1)A=A1 * A2g=a*0；0；0；9.8%旋转后计算弹丸加速度计的输出附录三%已知参数K=10K=5400t=1；gyro _ pulse=0.1/3600/180 * pi；ACC _ pulse=9.8/100000；R=6368000G=9.8W _ earth=0.00007292%初始导航参数和地球参数Q=zeros(5401，4)；定义%转换四元数矩阵Q (1，)=cos(-45/2)/180 * pi)，0，0，sin(-45/2)/180 * piLongitude=zeros(1，5401)；%定义长度为5400的经度阵列Latitude=zeros(1，5401)；%定义长度为5400的纬度阵列Height=zeros(1，5401)；%定义长度为5400的高度阵列longitude(1)=122；%初始化经度、纬度、高度latitude(1)=35；height(1)=25；定义%绘图速度矩阵Ve=zeros(1，5401)；向东%的速度Vn=zeros(1，5401)；%北向速度Vu=zeros(1，5401)；%日方向速度X=zeros(1，5401)；定义%加速度矩阵Fe=zeros(1，5400)；Fn=zeros(1，5400)；Fu=zeros(1，5400)；FE=zeros(1，5400)；FN=zeros(1，5400)；FU=zeros(1，5400)；Load gout.matLoad aout.matFor N=1:K%位置，速度重复Q=zeros(11，4)；Q(1，)=Q(N，)；For n=1:k%重复姿势W=gyro _ pulse * GM (n-1) * 10n，1:3)；W_mod=quatmod(w，0)；W=0，-w(1)、-w(2)、-w(3)；W(1)、0、w(3)、-w(2)；W(2)、-w(3)、0、w(1)；W(3)、w(2)、-w(1)、0；I=eye(4)；s=1/2-w _ mod 2/48；c=1-w _ mod 2/8w _ mod 4/384；Q (n 1，)=(c * I s * w) * q (n，)；EndQ(N 1，)=q(n 1，)；%地理坐标系的旋转角速度分量WE=