基于互补滤波器的四旋翼飞行器姿态解算

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基于互补滤波器的四旋翼飞行器姿态解算

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小型四旋翼飞行器由于具有广阔的军事和民用前景,使其成为了当前的研究热点[1]。其中,姿态解算是此类四旋翼飞行器研究的关键问题之一。姿态解算的精度和速将直接影响飞行控制算法的稳定性、可靠性和实现的难易程度

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描述

基于互补滤波器的四旋翼飞行器姿态解算

小型四旋翼飞行器由于具有广阔的军事和民用前景,
使其成为了当前的研究热点[1]。其中,姿态解算是此类四
旋翼飞行器研究的关键问题之一。姿态解算的精度和速度
将直接影响飞行控制算法的稳定性、可靠性和实现的难易
程度,所以,姿态解算是飞行控制实现的前提。随着MEMS
技术和计算机技术的发展,小型飞行器姿态的测量普遍采
用低成本的捷联惯性测量单元( inertial measurement unit,
IMU) ,其主要由低成本陀螺仪、加速度传感器和电子罗盘
组成[2]。MEMS 陀螺仪具有温度漂移特性,加速度传感器
会受到飞行器飞行过程中机体振动的影响,同时电子罗盘
是一种磁阻传感器,容易受到外部磁场的干扰。因此,如何
融合IMU 多传感器的数据,滤除外部干扰,得到高可靠性、
高精度的姿态数据,是一项非常具有挑战性的工作

 

针对小型四旋翼飞行器姿态解算这一基本问题,详细分析了姿态解算的过程,提出了其中的难点
问题。应用低成本捷联惯性测量单元,设计了一种基于互补滤波器算法的姿态求解器。经过实验验证表
明: 与目前常用的卡尔曼滤波算法相比,采用互补滤波器算法的求解器能显著降低对处理器速度和精度的
要求,有效融合了捷联惯性测量单元的传感器数据,实现了小型四旋翼飞行器的高精度姿态解算。

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