随着大飞艇技术的发展和大飞艇应用的领域的扩展,人们希望找到一种能够适合大飞艇的运动特性,准确测定大飞艇姿态的姿态解算系统,因为姿态解算系统是惯性导航系统的基础,是惯性导航系统要正常工作首先要解决的问题。因此基于捷联惯导系统的大飞艇姿态解算算法的研究与实现具有一定的现实意义。大飞艇的姿态角分为俯仰角、横滚角、航向角。传统的惯性导航系统是对陀螺仪输出的角速度数据积分得出飞行器的姿态角,然而任何陀螺仪的输出都会有一定的漂移,而且它是没有办法被完全消除的,随着时间的推移,积累误差会越来越大。然而考虑到大飞艇的运动特性,大飞艇很多时候是处于静止状态或者是匀速直线运动的,所以使用加速度计来辅助陀螺仪进行姿态角计算,然而如果飞艇有水平方向的加速减速运动,利用加速度信息计算的角度值会有很大的偏差。利用电子罗盘测量航向角度,会因为地磁场受环境因素的影响,磁场强度会有所变化,直接利用这种受干扰的地磁场强度计算航向角会有很大的误差。综合考虑以上三方面的因素,有必要对大飞艇的姿态解算算法做深入研究。首先,本文对加速度计和陀螺仪传感器的输出信号做了分析,其中加速度计输出存在很多奇异数据,而陀螺仪的输出存在很多高频噪声,本文提出了基于卡尔曼估计的奇异点消除算法和基于小波变换的低通滤波器对输出数据进行处理。其次,因为现有的平衡滤波算法虽然融合了加速度和角速度信息,但是并没有对加速度的适用条件进行分析,所以导致没有有效解决积累误差问题和动态解算准确性问题。本文针对现有的平衡滤波算法的不足,提出了可以根据飞艇的不同的运动状态调整姿态解算算法的融合加速度和角速度数据的自适应的姿态解算算法。最后,针对用磁阻式的电子罗盘测量大飞艇的航向角存在的误差做了分析,提出了基于椭圆模型的航向角校正算法。实验结果表明,本文的研究工作有效地解决了现存的平衡滤波算法的不足,因为引入了SMV(Signal Magnitude Vector,信号量向量)的概念,大飞艇的运动状态得到了准确的判断,这样,积累误差问题得到了有效的改善,动态性能也有所改善。利用基于椭圆模型的航向角补偿算法有效矫正了环境因素对地磁场的影响,航向角计算达到了预期结果。