Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Инерциальная навигация

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
03.06.2015
Размер:
756.54 Кб
Скачать

ΛIK = ΛIE ΛEK !

. . 3

/ 3 % / B ,' ? ! ΛIE ! ΛEK

ΛIK 0 / / B ! / .3

/ .3 !

.3 % / /

,= %, . 0 /!

.3 ' ; / /

! /

@

ΛIJK = ΛEKJ ΛIJE '

? / / 3 /

/ 3

3 '

E 3 / / . .3

/ .

/ 3 0 / ' 8 .3 2

/ B . 0 /

Rr Θ ϑ!

; Rr exp(εir/2)!

! Θ

exp(iϑ/2)' ; 0 / 3

/ / 3 ! !

ΛIE !

2 2'

ΛIE = eεir/ ◦ eiϑ/

% ! / ,'

! / / @

' 8 0 ' B

/ !

/ / / !

@

2! 2!

ΛIE = ΛII ΛI E ! ΛII = eεir/ ΛI E = eiϑ/

I : ! . I

' < !

/ / ! .3

. / I' 6 0

2! 2!

ΛIE = ΛII E ΛII ! ΛII E = eεir/ ΛII = eiϑ/

I : % .3 I ,!

.I '

/

.3 !

2 2 2 2! 2 2'

ΛIE = eεir/ ◦ eiϑ/ = eiϑ/ ◦ eεir / r = e iϑ/ ◦ r ◦ eiϑ/

1 .3 ! .3

! !

0 '

8 . ! / /

/' 6 0 .3

. !

3 % ! ! , /

/ ' 6 2

! . 3

' ! !

εir/2

 

iϑ/2!

 

ΛIE = e

◦ e

 

r ϑ!

 

2 2 2 2 ( + ) 2! eεir / eiϑ/ = eiϑ/ eεir / = ei ϑ εr / r ϑ!

! 3 J %

3 ,! ΛIE

J

'

M 6 ( -

6/ 2 3 .

˜ ◦ ◦

rE = Λ rI Λ

% Λ / /

I E! 0 / ,' 8

/ λ0! λ1! λ2! λ3 % !

 

 

 

 

= ! / /

Λ = λ0 + λ1i + λ2j + λ3k

 

 

 

. !

!

!

,' 8 /

rI

i

j

k

 

i1! i2! i3

 

r1I ! r2I ! r3I ! / rE r1E ! r2E ! r3E % 0 /

! 3 / /

/ / ,' 1 /

/ rE .3

/ @

r1E = (λ20 + λ21 − λ22 − λ23)r1I + 2(λ1λ2 + λ0λ3)r2I + 2(λ1λ3 − λ0λ2)r3I ! r2E = 2(λ1λ2 − λ0λ3)r1I + (λ20 − λ21 + λ22 − λ23)r2I + 2(λ2λ3 + λ0λ1)r3I ! r3E = 2(λ1λ3 + λ0λ2)r1I + 2(λ2λ3 − λ0λ1)r2I + (λ20 − λ21 − λ22 + λ23)r3I '

r2E

=

2(λ1λ2

 

 

λ0

λ3) λ0

 

λ1

+ λ2

 

λ3

2(λ2

λ3

+ λ0

λ1)

r2I

 

r

 

 

λ2

λ2

λ2

λ2

2(λ λ

+ λ

λ

)

 

 

λ

λ

 

 

λ

λ

2)

r

 

 

 

1E

 

0 +

1

 

2

3

2

 

1 22

 

20

3

2

2(

 

1

 

3

0

 

 

1I

 

r3E

2(λ1λ3

+ λ0

λ2)

2(λ2λ3

 

λ0

λ1) λ0

 

 

λ1

 

λ2

+ λ3

r3I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! !

RE = CRI !

RE RI : /) / rE rI !

c21

c22

c23

=

2(λ1λ2

 

 

λ0

λ3) λ0

 

λ1

+ λ2

λ

λ3

2(λ2

λ3

+ λ0

λ1)

c

 

c

 

c

 

 

λ2

λ2

λ2

λ2

2(λ λ

+ λ

)

 

 

λ

λ

 

 

λ

λ

2)

 

11

 

12

 

13

 

0 +

1

 

2

3

2

 

1 22

 

20

3

2

2(

 

1

 

3

0

 

c31

c32

c33

2(λ1λ3

+ λ0

λ2)

2(λ2λ3

 

λ0

λ1) λ0

 

 

λ1

 

λ2

+ λ3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C :

'

C / . .3 '

6/ / /

. /

. /

/

/ '

P /

/ / !

2 0 / / . % . ,' ; 0 / .3

% 'P' 7 ,! 2 /

λ0! λ1! λ2! λ3

.

% ! ! !

/ ,' E 0 . . / / !

.3 / .3 @

1 + c11 + c22 + c33 = 4λ20! 1 + c11 − c22 − c33 = 4λ21! 1 − c11 + c22 − c33 = 4λ22! 1 − c11 − c22 + c33 = 4λ23'

6/

% , %

/ λ20 + λ21 + λ22 + λ23 = 1, / .3 /

! / / /

. ! . .3 . / . % . ., @

 

 

 

1

 

 

 

 

 

! λ =

c23 c32

! λ =

c31 c13

! λ =

c12 c21

=

λ =

 

 

1 + c + c + c

±2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4λ0

0

 

 

11

22 33

 

 

1

 

 

4λ0

 

 

 

 

 

 

2

 

4λ0

 

 

 

 

 

3

 

 

 

c23 c32

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! λ =

c12 + c21

 

! λ =

c31 + c13

=

λ =

! λ =

 

 

1 + c

 

 

c

c

 

±2

11

 

 

 

 

4λ1

0

 

 

4λ1

1

 

 

 

 

 

22

33

 

 

2

 

4λ1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

c31 c13

 

c12 + c21

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! λ =

c23 + c32

=

λ =

! λ =

! λ =

 

 

1

 

 

 

c + c

 

 

 

c

 

±2

 

 

22

4λ2

0

 

 

4λ2

1

 

 

4λ2

2

 

 

 

 

11

 

33

 

3

 

 

 

c12 c21

 

c31 + c13

 

c23 + c32

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

λ =

! λ =

! λ =

! λ =

 

 

1

 

 

c

c + c

 

 

 

 

±2

 

 

 

 

0

 

 

4λ3

1

 

 

4λ3

2

 

 

 

4λ3

 

 

 

 

3

 

 

 

11

22 33

 

 

% / / / /

,'

?

.3 . ' !

/

/ ' 6

!

. ' E

/ ! 0

/ / 3 ! '

> ! / 0 !

3 . /

! ! / !

'

B / / ϑ1! ϑ2! ϑ3! /

.3 λ0! λ1! λ2! λ3

.3 @

 

= cos

 

 

 

 

 

 

 

 

λ0

ϑ12 + ϑ22 + ϑ32

!

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ1

=

 

 

 

ϑ1

 

 

sin

ϑ12

+ ϑ22 + ϑ32

!

 

 

 

 

 

 

 

 

ϑ12 + ϑ22

+ ϑ32

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

λ2

=

 

 

 

ϑ2

 

 

sin

 

ϑ12

+ ϑ22 + ϑ32

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϑ12 + ϑ22

+ ϑ32

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

λ3

=

 

 

 

ϑ3

 

 

sin

 

ϑ12

+ ϑ22 + ϑ32

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϑ12 + ϑ22

+ ϑ32

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 / Λ = exp(iϑ/2)' ;

 

 

 

! ! ! ϑ1 = ϑ2 = ϑ3 = 0

 

ϑ12 + ϑ22 + ϑ32

= 0 /

@ λ0 = 1! λ1 = λ2 = λ3 = 0'

F . ' 7 / / !

/

λ20 + λ21 + λ22 + λ23 = 1!

. . /

' 8 0 / %Λ = 1,

. / !

%Λ = 1,

2π! / ! / !

' 6 / /

! 2 2 2π! /

' ; 0 /

/

! %1 ≤ λ0 1 . ,@

λ0 = 1! ϑi = 0! i = 1, 2, 3=

 

1 < λ0 < 1!

ϑi =

2 arccos λ0

λi! i = 1, 2, 3=

 

 

 

 

1 − λ02

 

λ0 = 1!

kϑ1! ϑ2! ϑ3=

 

= 2πl

 

ϑ12 + ϑ22 + ϑ32

% ϑ1! ϑ2! ϑ3 : . / ! .3 /

.,'

1 ! / .

/ 2 2π % /

, . 0 2 %

2π,'

/

! .3 /

/! . ' /

/ 2 π / /

0 2 '

M$ ( ( &

6 2 ! 3 !

@

dr

dt

= v'

1 / ! /

/ ' ? 3

/ /

. G '

2 ' 7 .

' <

. : 0

/! ! / C /

; '

$

6 r v

. /! / /

' ;

/

I' 1 0 /

! ! /@

drI = vI ' dt

6 J

. G ! ! /

@

drJ = vJ ' dt

/ ! 0 0

' 6/ /

. 3 . / 0

' P / @ .

2 3 / / 2

. ! 3 %

, / / ' 6

/ '

6 3

!

I! G E' 6

@

˜

!

rE = Λ ◦ rI Λ

 

˜

'

vE = Λ ◦ vI Λ

B / rE ! !

rI !

Λ % , /

vE ! .3 rE

drE = rE × ωE + vE ' dt

+

6/ 2 / . ' 6

0 H A ! drE /dt !

! 0 2 '

/ / . ! 2 . !

! . '

rE 3

2 .

v E = rE × ωE + vE vE = ωE × rE + v E

8 ! / 3 0

/! ! 0

! ! I@

vI = ωI × rI + v I '

6 ! !

v = ω × r + v '

M % ( (

F 3 :

% . ,@

dv

˜

'

dt

= Λ ◦ a ◦ Λ + g

 

6 ! / . / ! /

3 0

@

dvI

˜

dt

= ΛIE ◦ aE ΛIE + gI '

A I!

G

E % / ! .

3 ,' 6 3

/ !

3 !

/ @

7

dvI

˜

˜

dt

= ΛIE ◦ aE ΛIE + ΛIJ ◦ gJ ΛIJ '

> ! /

/ 3 ! =

%

, .3

. '

; /

. ! 0

. .

@

dv

dt

= a + g'

C 0

G . ! 0 2

3 3 .'

;

/ . % ,!

.3 !

/ . ! ! / '

E / / ! !

. / 2

F / . .3

% .3 , ' 1

< . @

 

dv

 

m

 

= F '

dt

M ; ( (

F @

dΛIE = 1ΛIE (E )' dt 2

A / / / : % !I E,! 3 %

E,'

6 0 / / .

= ! 3

. / !

% / ,' E

0 @

dΛ

=

1

Λ ◦ ωE =

 

 

dt

2

/ . /' 8

3 . / / /

0/dt = (λ1ω1E + λ2ω2E + λ3ω3E )/2!

1/dt = (λ0ω1E + λ2ω3E − λ3ω2E )/2!

2/dt = (λ0ω2E + λ3ω1E − λ1ω3E )/2!

3/dt = (λ0ω3E + λ1ω2E − λ2ω1E )/2!

. 3 /

'

/

/ % 3 . /

, ! E!

! I' 6 / /

@

dΛ

=

1

ωI Λ'

 

 

dt

2

E 0

/' <

/ 2

2 ! / G

. / ωI ! / ωE '

.