参考资料

基本介绍

惯性导航系统是一个自主的、完备的三维航位推算系统。

对于平台式惯导，陀螺稳定平台这一机电结构的存在使得加速度计的物理安装轴线始终跟踪并对齐当地地理坐标系的东向、北向和垂向，这样只需对三个加速度计的测量值按时间做一次和两次积分即可得到载体的速度和位置。

我们课程关心捷联惯性导航系统，即惯性传感器（陀螺和加速度计）直接与载体绑定固联，加速度计的安装轴线不再时刻跟踪当地地理坐标系了。

因此，在做捷联惯性导航计算时要时刻计算出载体相对于参考坐标系（如当地水平坐标系）坐标轴的相对空间朝向关系，即载体的姿态；

从而将加速度计的比力测量值投影变换到参考坐标下，然后，再对其参考系下的比力投影分量进行积分运算解得载体的速度和位置。

这就是完整的捷联惯性导航解算过程，其中载体姿态、速度和位置三组参数的解算过程分别称之为捷联惯性导航的姿态更新、速度更新和位置更新。

由此可见，在捷联惯性导航解算中，求解载体的姿态有两个重要的作用，一是输出载体的姿态这一重要导航参数，二是用于实现加速度计比力测量值的坐标变换。

姿态更新算法是捷联惯性导航算法的核心，对整个系统的解算精度影响最为突出，其作用至关重要。

总结

1.所获取的数据：载体的速度和位置

2.数据处理：

计算出载体的姿态

利用计算出的载体姿态实现相关导航功能

计算出载体的位置和速度

利用计算出的位置和速度姿态实现相关导航功能

载体姿态描述

我们使用向量可以很方便地描述三维空间中载体的速度和位置，但是要描述载体的姿态则没有那么容易。

例如，我们可以说“飞机机头北偏东 30◦，机头相对当地水平面抬升 5◦”这样的话来描述飞机的姿态。

描述姿态的数学语言我们称之为姿态表达式。

四种常用的姿态表达式:包括欧拉角、方向余弦矩阵、四元数和等效旋转矢量。

为什么要介绍多种姿态表达式呢，能只学一种吗？

当然可以，但是后续我们会发现，这四种姿态表达式各有优缺点，综合使用更加方便。

例如，用欧拉角描述载体的空间轴向非常直观，但它却无法用于全姿态导航解算，并且要实现比力测量值的坐标变换，须转换成对应的方向余弦矩阵或四元数；

方向余弦矩阵用于实现向量的投影变换非常方便，但是通过求解方向余弦矩阵或四元数的微分方程来实现姿态解算时都会不可避免地遇到“不可交换性误差”，而这个问题却可以通过使用等效旋转矢量从理论上得到完美的解决。

因此，在实际惯性导航应用中，我们往往会灵活选用多种不同的姿态表达式，取长补短。

当载体运动时，其姿态也随时间变化，那么我们如何描述姿态的变化规律呢？

在实际工程应用中，我们又怎样实现载体姿态的递推计算？