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    iTS-3 航姿參考系統(AHRS)新產品軟硬件迭代和俯仰90度場景算法解決方案

    時間:2023-10-20 21:18:34 點擊次數:1667

                                                                                                     iTS-3軟硬件迭代和俯仰90度場景航向問題完美解決方案

    1、硬件迭代

            iTS-3 AHRS的上一版本硬件的DC/DC隔離電源采用+12V定壓芯片,一些客戶應用場景需要寬范圍輸入的電源,定壓DC/DC在寬范圍輸入時存在一些問題。

    于是在迭代過程中把電源替換為9~36V寬輸入范圍的隔離DC/DC模塊。

    2、軟件小bug修正

        iTS-3 AHRS的測試過程中發現了一些小bug,做了逐個修正:

      1>裝訂指令解析遇到33.xx數據時異常結束的問題,修正,解決了輸入特定數據導致解析出錯的;

      2>WMM2020模型磁偏角模型偏差問題,修正到與NCEI模型誤差小于0.01度,提高了產品靜態穩定性;

        完善模型,提供全球WMM模型,支持南半球使用。

      3>提高一些數值計算的穩定性、魯棒性,解決了偶發的數值計算收斂問題[參見下一篇文章單獨闡述];

      4> 調整磁力計標定模型,提高航向準確性,也提高了航向穩定性;


    3、俯仰角90度場景航向穩定性問題解決算法方案

       針對一些應用場景提出的俯仰90度附近時航向穩定性的問題給出了完美的算法解決方案,我們通過創新性的算法解決問題而不是雙歐拉角這類策略方案。

        MEMS航姿參考系統(AHRS)算法有種做法采用先水平回路獲取水平姿態角,然后利用水平姿態投影再做方位回路算法。這種算法形式上類似傳統羅經算法。mti-300就是這么做的。但是這種做法有個問題是水平回路要提取水平姿態歐拉角,配合航向回路計算航向角,當俯仰90°這種極端場景時,俯仰、橫滾歐拉角表示有問題,導致此時航向回路也出問題了,航向角穩不住,會一直飄來飄去。mti-300產品就存在此問題,當近似垂直俯沖(俯仰-90°),垂直向上(俯仰90°)吊裝產品時,航向穩不住,影響在上述俯仰90度場景的應用。

        如果水平回路不用歐拉角輸出姿態,使用四元數,則存在俯仰、橫滾角對應的四元數沒有明確物理意義的問題。水平回路的姿態信息不方便提取出來給到航向回路,存在較大困難。

        在國外同行(Xsens)產品做不到,且技術上存在較大困難的情況下。我們公司最近開發了純旋轉向量算法、水平姿態和航向四元數拼接算法。旋轉向量算法中姿態計算全程采用旋轉向量計算,定義了旋轉向量的“加法”和相關計算算法,以及姿態對應信息旋轉向量拼接算法。姿態信息四元數拼接算法。這兩種做法可以完美解決航姿俯仰角90°時的航向不穩定問題。持續俯仰90°,航向也不會飄來飄去。不僅可以滿足用戶的特殊需求,也開發出了創新性的算法。

    附件:最新版本的規格書

    iTS-3規格書v1.3.docx


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