四旋翼飞行器姿态解算与滤波

摘要：

四旋翼飞行器的运动控制关键在于对飞行过程中的实时姿态角控制;目前实时姿态角信息还不能直接测量出来;为了能利用已有的传感器数据解算出更准确的姿态角,通过物理实验详细分析了四旋翼飞行器姿态角的解算和滤波算法;首先,通过联立欧拉方向余弦矩阵与四元数矩阵,得到用四元数表达的姿态角表达式;然后,结合加速度计和磁强计实时测量的数据,分别采用互补滤波和卡尔曼滤波两种方法来补偿四元数结果,分别分析如何选取最佳参数,并对比分析了两种滤波方式的优缺点;在一定精度要求范围内,这两种滤波方式都能获得更加准确的姿态角,但是互补滤波相对卡尔曼滤波有一定的解算时延;因此在精度要求一般的系统中,这两种滤波方式都可以用来求解姿态角,卡尔曼滤波方法则更适于对实时性要求更高的系统.

关键词：姿态角、四元数、互补滤波、卡尔曼滤波

所属期刊栏目：24

分类号：TP301.6(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然基金项目61203331,61573263;湖北省科技支撑计划项目2015BAA018

在线出版日期：2016-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：194-197,201