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本文提出了一種利用加速度計和磁力計計算飛機(jī)坐標(biāo)系，然后轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)系的方法。參照重力矢量和地磁矢量找出誤差，然后使用此錯誤優(yōu)化陀螺儀的輸出，以解決陀螺儀中累積的漂移差異。最后使用陀螺儀的數(shù)據(jù)更新四元數(shù)，并轉(zhuǎn)換為歐拉角以輸出三軸角。

飛行姿態(tài)是指飛機(jī)相對于參考線，參考平面或天空中固定坐標(biāo)系的三軸狀態(tài)。通常，我們使用三個角度來顯示飛行過程中飛機(jī)軸線相對于地面的角位置。

· 左右軸與飛機(jī)機(jī)身的角度稱為俯仰角

· 垂直軸與飛機(jī)機(jī)身的角度稱為偏航角

· 前后軸與飛機(jī)機(jī)身的夾角稱為側(cè)傾角

卡爾曼濾波器是一種高效的遞歸濾波器，是一種算法，它使用隨時間推移觀察到的一系列測量值（包含統(tǒng)計噪聲和其他不準(zhǔn)確度），并生成動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的估計值，該估計值往往比基于系統(tǒng)的估計值更準(zhǔn)確。通過估計每個時間范圍內(nèi)變量的聯(lián)合概率分布，單獨(dú)進(jìn)行一次測量。

根據(jù)當(dāng)前的測量值和先前的狀態(tài)值和誤差，計算當(dāng)前的最佳數(shù)量并預(yù)測下一個時刻。

首先用加速度計計算出與恢復(fù)磁力計的初始角度，得到了初始偏航角。接下來，用磁力計細(xì)化陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)，并用磁力計的初始解和陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)通過EKF計算姿態(tài)。最后，獲取姿態(tài)角、俯仰角、橫滾角和偏航角。

基于北微傳感器計算姿態(tài)，并將輸出數(shù)據(jù)存儲到串行數(shù)據(jù)表中，將這些硬件部件放置在飛機(jī)的重心處，以便成功起飛。此外，為避免傷人，大型飛機(jī)需要在廣闊的空間內(nèi)運(yùn)行。操作完成后，將傳感器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦ぷ饔嬎銠C(jī)，然后進(jìn)行分析。最后可以驗(yàn)證來自傳感器的數(shù)據(jù)。

從結(jié)果可以知道，傳感器的輸出數(shù)據(jù)中包含噪聲，并且我們提供了一種算法來對數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化以得到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，并且實(shí)際數(shù)據(jù)會響應(yīng)飛機(jī)的飛行姿態(tài)。

本文通過加速度計得到初始角度，并結(jié)合磁力計對陀螺的輸出進(jìn)行細(xì)化，并根據(jù)陀螺積分?jǐn)?shù)據(jù)對參數(shù)進(jìn)行卡爾曼濾波處理，最終得到精確的姿態(tài)角。

標(biāo)簽： 陀螺儀