建设网站需要的费用,php网站搬家教程,上海市建设执业资格注册中心网站,商城网站需求惯性导航—里程计非完整性约束
1 非完整性约束原理 在进行管道中心线定位时#xff0c;惯性导航系统在初始化后通过不断地力学编排更新载体的姿态、速度和位置信息#xff0c;但是由于传感器是惯性器件#xff0c;其导航误差会不断累积#xff0c;这便需要借助外界观测量辅…惯性导航—里程计非完整性约束
1 非完整性约束原理 在进行管道中心线定位时惯性导航系统在初始化后通过不断地力学编排更新载体的姿态、速度和位置信息但是由于传感器是惯性器件其导航误差会不断累积这便需要借助外界观测量辅助惯性导航系统才可以进行精确的定位。外界辅助分为姿态辅助观测、速度辅助观测和位置辅助观测。通常位置辅助观测可由全球卫星定位系统获取速度辅助观测可以由里程计或多普勒测速仪获取。本文将介绍里程计观测信息结合非完整性约束辅助的组合导航。 所谓非完整性约束就是假定管道机器人在管道行驶过程中不发生侧滑或跳跃即机器人理论上侧向、天向速度为0若是载体坐标系选为“右前上”则里程计的输出速度为 V O D O b [ 0 V O D O 0 ] V_{ODO}^{b}[0 \;\: V_{ODO} \:\: 0 ] VODOb[0VODO0] 受到管道内部压力、管壁介质、器械磨损等因素的影响里程计的测量值与真实值会存在一个误差通常用刻度系数误差对里程计输出速度建模分析。在不考虑里程计安装角误差时里程计输出的速度在载体坐标系中的形式为 V ~ O D O b ( 1 δ k ) V O D O \widetilde{V} _{ODO}^{b}(1\delta k) {V} _{ODO} V ODOb(1δk)VODO
将里程计的测量值变换到导航坐标系(n系)下 V ~ O D O n C ^ b n V ~ O D O b C ^ b n ( 1 δ k ) V O D O b C n n ′ C b n ( 1 δ k ) V O D O b \widetilde{V} _{ODO}^{n}\widehat{C} _{b}^{n} \widetilde{V} _{ODO}^{b}\widehat{C} _{b}^{n} (1\delta k) V_{ODO}^{b}C_{n}^{n}C_{b}^{n}(1\delta k) V_{ODO}^{b} V ODOnC bnV ODObC bn(1δk)VODObCnn′Cbn(1δk)VODOb 将n系到n’系变换矩阵公式4代入公式3得 C n n ′ ( I 3 × 3 − Φ × ) C_{n}^{n}(I_{3\times 3} - \Phi \times ) Cnn′(I3×3−Φ×) 得n系下里程计得速度 V ~ O D O n C n n ′ ( 1 δ k ) V O D O n ( I 3 × 3 − Φ × ) ( 1 δ k ) V O D O n \widetilde{V} _{ODO}^{n}C_{n}^{n} (1\delta k) V_{ODO}^{n} (I_{3\times 3} - \Phi \times ) (1\delta k) V_{ODO}^{n} V ODOnCnn′(1δk)VODOn(I3×3−Φ×)(1δk)VODOn 整理并略去二阶误差小量得 V ~ O D O n V O D O n δ k V O D O n − Φ × V O D O n \widetilde{V} _{ODO}^{n}V_{ODO}^{n} \delta k V_{ODO}^{n} -\Phi \times V_{ODO}^{n} V ODOnVODOnδkVODOn−Φ×VODOn 移项得里程计速度微分方程 δ V O D O n V ~ O D O n − V O D O n δ k V O D O n − Φ × V O D O n \delta V_{ODO}^{n} \widetilde{V} _{ODO}^{n} - V_{ODO}^{n} \delta k V_{ODO}^{n} - \Phi \times V_{ODO}^{n} δVODOnV ODOn−VODOnδkVODOn−Φ×VODOn 设惯导推算得速度为 V n V^n VnINS,速度误差为 δ \delta δVn,则里程计的速度观测方程为 V I N S n − C b n V O D O b δ V n − δ V O D O n δ V n − δ k V O D O n − V O D O n × Φ V_{INS}^{n}-C _{b}^{n} V_{ODO}^{b}\delta V_{}^{n}-\delta V_{ODO}^{n}\delta V_{}^{n} - \delta k V_{ODO}^{n} - V_{ODO}^{n} \times \Phi VINSn−CbnVODObδVn−δVODOnδVn−δkVODOn−VODOn×Φ
2 非完整性约束实验 在INS/ODO的组合导航系统中系统的状态向量X设置为 X [ ϕ δ v n δ r n b g b a δ k ] T X[\phi\quad\delta v^{\mathrm{n}}\quad\delta r^{\mathrm{n}}\quad b_{g}\quad b_{a}\quad\delta k]^{\mathrm{T}} X[ϕδvnδrnbgbaδk]T 式中 ϕ \phi ϕ为姿态误差向量 δ \delta δvn为惯导速度误差向量 δ \delta δrn为惯导位置误差向量bg为三轴陀螺零偏向量ba为三轴加速度计零偏向量 δ \delta δk为里程计刻度系数误差 里程计的速度观测方程为 V I N S n − C b n V O D O b δ V n − δ V O D O n δ V n − δ k V O D O n − V O D O n × Φ V_{INS}^{n}-C _{b}^{n} V_{ODO}^{b}\delta V_{}^{n}-\delta V_{ODO}^{n}\delta V_{}^{n} - \delta k V_{ODO}^{n} - V_{ODO}^{n} \times \Phi VINSn−CbnVODObδVn−δVODOnδVn−δkVODOn−VODOn×Φ
