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1、 题目： 低成本 航姿器的姿态解算和程序设计 院 （系）： 计算机科学与工程 专 业： 探测制导与控制 班 级： 110611 学 生： 马敏达 学 号： 110611110 指导教师： 刘智平 2015 年 06 月 本科毕业设计 (论文 ) 题目： 低成本 航姿器的姿态解算和程序设计 院 （系）： 计算机科学与工程 专 业： 探测制导与控制 班 级： 110611 学 生： 马敏达 学 号： 110611110 指导教师： 刘智平 2015 年 06 月 西安工业大学毕业设计（论文）任务书 院（ 系） 计算机 专业 探测制导与控制技术 班 110610 姓名 学号 11061 1.毕业设计
2、（论文）题目： 低成本航姿器的姿态解算和程序设计 2.题目背景和意义： 惯性技术是所有的武器系统的关键支撑技术之一，惯性元器件、惯性导航的研究水平、设计水平和制造水平反映了一个国家的工业基础。因此，关于惯性导航、惯性制导和惯性元器件的设计、仿真、制造、试验、性能评估方面的技术研究和理论研究就显得异常重要。这个题目要求完成低成本航姿器的姿态解算及其程序设计，是属于比较基础的研究内容，可以加深学生对惯性导航、传感器系统的认识和理解，加深学生对其工作原理和过程的理解，更加清楚地了解理论和实际是如何紧密联系的，对学生以后从事实际工作具有锻炼和启迪作用。 3.设计 (论文 )的主要内容（理工科含技术指标
3、）： 1）航姿器的发展历程。阅读一定量的关于航姿器的文献资料。 2）姿态解算算法的分类、对比，这部分是论文的重点内容之一。 3）用 C 语言编写航期的姿态解算程序，在有外界数据输入时，可在计算机上演示姿态计算的结果。 4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）： 1）毕业设计的地点在学校 2）起始时间： 2015 1 5 结束时间： 2015 06 18 3）具体进度由学生根据时间要求自己决定 5.毕业设计（论文）的工作量要求 实验（时数） *或实习（天数）： 图纸（幅面和张数） *： 其他要求： 先期学习导航基础，阅读大量文献 指导教师签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 系
4、（教研室）主任审批 ： 年 月 日 说明： 1 本表一式二份，一份由学生装订入附件册，一份教师自留 。 2 带 *项可根据学科特点选填 。 1 低成本 航姿器的姿态解算和程序设计 摘 要 航姿解算 作为导航、制导、飞行器控制中至关重要 的 一环，具有非 常 深远的 研究 意义 。 本文 基于 低成本航姿器 ， 研究 姿态解算的方法 。首先 ，对航姿器的组成、功能及其工作原理 。然后了解 不同 的航姿解算方法， 并 挑选 几种 比较有代表性的方法进行深入研究，再对 解算过程 和 初步 解算结果 进行 对比 ， 分析不同解算方法的区别以及结果的正确性。最后 对 可能存在的误差进行修正，得出最终的理
5、想结果以及结论。 关键词 ： 航姿器； 陀螺仪； 互补滤波 2 The low cost AHRS attitude algorithm and program design ABSTRACT AHRS is a vital part in navigation, guidance, aircraft control which have a far-reaching sig-nificance. This paper is a research of attitude solution approach which is based on a low cost AHRS. First, in
6、troduces the composition, functions and operating principle of AHRS. Then intro-duces different methods of AHRS, pick some representative approaches to a further study, com-pared their solving process and preliminary results ,analysis the differences of these methods and their correctness. Finally,
7、correct the possible error and obtain the ideal final results and conclu-sions. KEY WORDS： ahrs unit； gyroscope； complementary filter 1 目 录 摘 要 . 1 ABSTRACT . 2 1 绪论 . 1 1.1 背景和意义 . 1 1.2 惯性导航的发展状况 . 1 1.2.1陀螺仪 . 3 1.2.2加速度计 . 5 1.3 研究内容安排 . 6 2 航姿器简介 . 7 2.1 概述 . 7 2.2 特点 . 7 2.3 应用领域 . 7 2.4 航姿器组成及功能 . 7 2.4.1陀螺仪 . 7 2.4.2加速度计 . 8 2.4.3磁强计 . 11 3 航姿参考与姿态矩阵 . 12 3.1 惯性导航系统常用坐标系 . 12 3.1.1惯性坐标系 . 12 3.1.2确定载体相对地球表面位置的 坐标系 . 12 3.2 姿态矩阵与坐标变换 . 13 4 姿态解算与误差修正 . 15 2 4.1 姿态解算算法 . 15 4.1.1方向余弦法 . 15 4.1.2欧拉角法 . 16 4.1.3四元数微分方程的毕卡解法 . 17 4.1.4基于四元数的二阶龙格库塔法 . 18 4.2 误差修正算法 . 19 4.2.1卡尔曼滤波算法 .
