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基于改进Mahony互补滤波算法的三维运动轨迹恢复 被引量：7
1
作者 田红丽 孙永全 刘洪普 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第12期118-121,共4页
针对定位和导航的研究,需要不同程度地恢复物体在室内场景下的三维运动轨迹,提出基于改进的Mahony互补滤波算法求解三维运动轨迹的方法。实验使用智能手机内置运动传感器和MPU6050九轴运动传感器,仅采用传感器的加速度和角速度数据,通... 针对定位和导航的研究,需要不同程度地恢复物体在室内场景下的三维运动轨迹,提出基于改进的Mahony互补滤波算法求解三维运动轨迹的方法。实验使用智能手机内置运动传感器和MPU6050九轴运动传感器,仅采用传感器的加速度和角速度数据,通过卡尔曼滤波预处理;利用四元数更新旋转矩阵,积分求得位移并进行补偿得出轨迹。为了验证算法的可靠性,比较了改进算法、传统互补滤波算法和经典四阶龙格库塔(Runge-Kutta)所求轨迹曲线,改进Mahony互补滤波算法求得轨迹准确性和鲁棒性更佳,基本满足三维运动轨迹恢复的需求。 展开更多
关键词 三维运动轨迹 互补滤波 运动传感器 卡尔曼滤波 四元数 旋转矩阵
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基于AEKF和Mahony滤波融合的姿态解算方法
2
作者 吴英 张燚鑫 +2 位作者 彭慧 宋睿敏 刘宇 《压电与声光》 北大核心 2025年第3期500-507,共8页
为了解决低成本惯性测量单元数据精度受限、噪声大和漂移严重的问题,提出了一种基于自适应扩展卡尔曼滤波与Mahony滤波融合的姿态解算方法。该方法通过Mahony滤波实时估算姿态,利用AEKF动态调整过程噪声和量测噪声,优化姿态估算结果。... 为了解决低成本惯性测量单元数据精度受限、噪声大和漂移严重的问题,提出了一种基于自适应扩展卡尔曼滤波与Mahony滤波融合的姿态解算方法。该方法通过Mahony滤波实时估算姿态,利用AEKF动态调整过程噪声和量测噪声,优化姿态估算结果。通过静态实验、姿态精度实验和实际场景实验验证了算法的有效性。实验结果表明,融合算法在俯仰角、横滚角和航向角的精度上优于基于EKF和Mahony滤波融合算法,实际场景闭环误差减少了52.8%。该方法能有效抑制噪声和漂移,提高姿态解算精度,为复杂环境下的高精度姿态解算提供了可靠的解决方案。 展开更多
关键词 惯性测量单元 惯性导航系统 自适应扩展卡尔曼滤波 互补滤波 姿态解算
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基于Mahony与自适CKF的多传感器姿态解算算法
3
作者 乔美英 杜衡 +1 位作者 韩昊天 邱运强 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第3期136-145,共10页
在微机电系统(MEMS)惯性测量器件的应用中,研究有效的多传感器数据融合算法是提高姿态解算精度和抗干扰能力的关键技术之一。针对载体姿态解算精度低和磁力计易受磁干扰的挑战,提出了一种结合Mahony滤波和容积卡尔曼滤波的姿态解算算法... 在微机电系统(MEMS)惯性测量器件的应用中,研究有效的多传感器数据融合算法是提高姿态解算精度和抗干扰能力的关键技术之一。针对载体姿态解算精度低和磁力计易受磁干扰的挑战,提出了一种结合Mahony滤波和容积卡尔曼滤波的姿态解算算法。首先,利用磁力计和加速度计的信息构建误差修正量,对陀螺仪数据进行修正。同时,通过关键帧技术对受到磁干扰的数据进行主动补偿。修正后得到的初步姿态四元数被用作构建容积卡尔曼滤波的状态信息。接下来,使用磁力计和加速度计解算得到的姿态作为观测信息,并通过磁力计数据的残差信息建立自适应量测噪声协方差矩阵,以减小磁干扰对姿态解算的影响。车载实验结果表明,该算法显著提高了姿态解算的精度。与传统方法相比,横滚角、俯仰角和航向角的精度分别提升了45.3%、50.2%和32.8%。因此,所提算法在抑制陀螺仪漂移和抵抗磁干扰方面表现出良好的性能。 展开更多
关键词 mahony互补滤波 容积卡尔曼滤波 姿态解算
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模糊互补滤波的AGV视觉惯性里程计 被引量：1
4
作者 刘艳 王卓 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第30期13048-13054,共7页
为提高自动导引车(automated guided vehicle,AGV)在复杂视觉环境下的定位性能、降低硬件成本,提出了一种基于AprilTag和模糊互补滤波的视觉惯性里程计(visual-Inertial Odometry,VIO)。采用扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,E... 为提高自动导引车(automated guided vehicle,AGV)在复杂视觉环境下的定位性能、降低硬件成本,提出了一种基于AprilTag和模糊互补滤波的视觉惯性里程计(visual-Inertial Odometry,VIO)。采用扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,EKF)融合陀螺仪、磁力计和编码器测量数据,计算航向角用于航位推算。通过对相机AprilTag识别距离和运动速度进行模糊推算获取标识权重,加权计算AprilTag进行视觉定位,减小多标识视觉定位误差。通过标识权重均值计算互补融合系数,将视觉定位和航位推算结果互补融合,提高VIO定位精度。实验结果表明,所提出的VIO在小型AGV的定位精度达到了41.84 mm,比惯性里程计和传统卡尔曼滤波的AprilTag-VIO分别提高了52.20%和20.75%。 展开更多
关键词 自动导引车 视觉惯性里程计 AprilTag 模糊算法 卡尔曼滤波 互补滤波
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卡尔曼滤波下多源传感器数据互补-加权迭代融合算法 被引量：3
5
作者 唐启涛 戴小鹏 罗莉霞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1460-1465,共6页
因多源传感器在数据融合过程中,受自身数据差异性影响较大,导致最终的融合结果精准度较低。为此,在卡尔曼滤波算法的基础上,针对多源传感器数据提出一种互补-加权迭代融合算法。建立多源传感器观测模型,找出数据融合过程中的最优加权系... 因多源传感器在数据融合过程中,受自身数据差异性影响较大,导致最终的融合结果精准度较低。为此,在卡尔曼滤波算法的基础上,针对多源传感器数据提出一种互补-加权迭代融合算法。建立多源传感器观测模型,找出数据融合过程中的最优加权系数。在多源传感器组合系统中引入卡尔曼滤波算法,结合互补-加权迭代融合算法,建立预测方程、状态方程、滤波互补因子以及估计均方误差方程,实现多源传感器的数据融合。实验结果表明,所提算法可以精准找出最优加权系数,观测误差始终在0.6 m以下,可以实现数据的精准融合。 展开更多
关键词 多源传感器 数据互补-加权迭代融合 卡尔曼滤波算法 状态方程 最优加权系数
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基于PSO级联互补滤波的姿态解算方法研究
6
作者 李园园 朱书慧 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第8期25-29,共5页
为了提高无人机(UAV)姿态解算的精度和稳定性,提出了一种基于粒子群优化(PSO)的级联互补滤波(CCF)的姿态解算方法——PCCF。该方法设计了一种新颖的非线性互补滤波器和线性滤波器级联的滤波结构,前者用于校正陀螺仪零偏,后者用于估计姿... 为了提高无人机(UAV)姿态解算的精度和稳定性,提出了一种基于粒子群优化(PSO)的级联互补滤波(CCF)的姿态解算方法——PCCF。该方法设计了一种新颖的非线性互补滤波器和线性滤波器级联的滤波结构,前者用于校正陀螺仪零偏,后者用于估计姿态角。采用PSO算法自适应地计算级联互补滤波结构的增益参数,避免人工调节或者基于经验的方法容易陷入局部最优解的问题。实验结果表明,相对于传统滤波方法,本文所提出的姿态解算方法能够获得更为精确、可靠的姿态信息,静态时姿态估计误差小于0.1°,动态时姿态估计误差范围为±1°,满足无人机精准导航和稳定飞行对姿态解算的要求。 展开更多
关键词 级联互补滤波 粒子群优化算法 姿态解算 无人机 惯性测量单元
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基于决策树的自适应互补滤波姿态解算
7
作者 李瑞 王伟 +1 位作者 唐龙鑫 李洁 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第4期1538-1545,共8页
为解决惯性传感器在磁场干扰和大加速度干扰坏境下姿态解算精度下降的问题,提出一种基于决策树自适应的互补滤波姿态解算方法。针对陀螺仪特性,对其进行零偏补偿处理。将处理后的角速度数据与加速度数据构成静态检测单元,实现了静态情... 为解决惯性传感器在磁场干扰和大加速度干扰坏境下姿态解算精度下降的问题,提出一种基于决策树自适应的互补滤波姿态解算方法。针对陀螺仪特性,对其进行零偏补偿处理。将处理后的角速度数据与加速度数据构成静态检测单元,实现了静态情况和动态情况的准确分类。在动态情况下,由加速度数据和磁场数据组成的决策树通过分析外界干扰程度来自主调节系统误差增益,进而达到抗干扰目的,有效提高姿态解算精度。实验结果表明:静态情况下姿态解算不受磁场干扰,动态情况下能够有效避免磁场和大加速度干扰。 展开更多
关键词 决策树 大加速度干扰 磁场干扰 姿态解算 互补滤波算法
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加速度与计算机视觉多尺度滤波融合的桥梁位移响应监测方法
8
作者 吴桐 周志祥 唐亮 《土木工程学报》 北大核心 2025年第4期58-74,共17页
为改善现有计算机视觉技术在桥梁结构动态位移监测精度、采样频率、便捷性等方面存在的不足,充分挖掘各类监测响应中的有效信息,提出一种基于视觉位移和加速度多尺度滤波重构位移的方法,可实现位移在时域和频域的精度提升。首先,推导位... 为改善现有计算机视觉技术在桥梁结构动态位移监测精度、采样频率、便捷性等方面存在的不足,充分挖掘各类监测响应中的有效信息,提出一种基于视觉位移和加速度多尺度滤波重构位移的方法,可实现位移在时域和频域的精度提升。首先,推导位移重构过程在时域和频域的理论表达式,分析目标精度、时窗长度及采样频率的影响及取值依据,提出由视觉位移提供位移的准静力分量,由加速度提供位移的动力分量,二者通过互补滤波融合实现高精度位移重构;其次,由视觉位移和加速度中的同频带响应进行最小二乘拟合,可以在无需任何结构尺寸与测量参数条件下,快捷、自动计算视觉位移的比例因子。通过对实验室悬索桥缩尺模型进行两种工况的试验和户外两跨连续梁桥的动载试验,验证所提出方法对桥梁位移监测的可行性。模型桥试验中,以位移计实测位移为参考,融合位移的误差比视觉位移最大减小了约50%,比例因子计算误差小于2%;实桥试验中,比例因子计算与传统计算方法的误差小于8%。在两类试验中,相比视觉位移,融合位移均能够获取试验桥梁的高阶响应。研究结果表明:所提出的方法能得到高精度、宽频域和低噪声的位移,可推进计算机视觉在桥梁结构健康监测领域的进一步应用。 展开更多
关键词 桥梁工程 桥梁位移监测 计算机视觉 数据融合 互补滤波 比例因子
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EKF和互补滤波器在飞行姿态确定中的应用 被引量：45
9
作者 郭晓鸿 杨忠 +2 位作者 陈喆 杨成顺 龚华军 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第11期149-152,共4页
设计了一种旋翼飞行姿态参考系统,采用基于加速度计和陀螺仪的惯性测量组合(IMU)测量飞行姿态数据。采集实测数据并运用Allan方差分析法分析其噪声特性,建立传感器模型;针对旋翼飞行器分别应用经典扩展Kalman滤波(EKF)算法和互补滤波算... 设计了一种旋翼飞行姿态参考系统,采用基于加速度计和陀螺仪的惯性测量组合(IMU)测量飞行姿态数据。采集实测数据并运用Allan方差分析法分析其噪声特性,建立传感器模型;针对旋翼飞行器分别应用经典扩展Kalman滤波(EKF)算法和互补滤波算法进行姿态解算。在详细阐述2种算法的原理与实现的基础上,进行飞行器平台实验验证。研究结果表明2种算法均有效,且互补滤波器相对经典Kal-man滤波器更为简单、有效。 展开更多
关键词 姿态测量 扩展KALMAN滤波器 互补滤波器 ALLAN方差
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基于重力场自适应互补滤波的无人直升机水平姿态估计方法 被引量：24
10
作者 史智宁 韩波 +1 位作者 徐玉 李平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第7期993-996,共4页
无人直升机姿态平衡仪能自主识别飞机水平姿态并自动进行姿态增稳,可大大降低无人直升机手动遥控的难度。针对姿态平衡仪的低成本要求和应用环境高机动性特点,提出了一种基于重力场自适应互补滤波的水平姿态估计方法。该方法用陀螺仪和... 无人直升机姿态平衡仪能自主识别飞机水平姿态并自动进行姿态增稳,可大大降低无人直升机手动遥控的难度。针对姿态平衡仪的低成本要求和应用环境高机动性特点,提出了一种基于重力场自适应互补滤波的水平姿态估计方法。该方法用陀螺仪和加速度计输出进行互补滤波来估计可解算水平姿态的重力场,并自适应调整滤波器增益以减小运动加速度对重力测量的影响。实验证明,该方法测量精度高,易于单片机实现,可以满足姿态平衡仪的应用要求。 展开更多
关键词 平衡仪 姿态估计 互补滤波 自适应滤波
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基于互补滤波器的MEMS/GPS/地磁组合导航系统 被引量：29
11
作者 张勇刚 张云浩 李宁 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期2272-2279,共8页
针对低成本、高性能、高可靠性导航系统的迫切需求,设计并实现了一种基于互补滤波器的微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)/全球定位系统(global positioning system,GPS)/地磁组合导航系统。通过精确地器件标定,提高了M... 针对低成本、高性能、高可靠性导航系统的迫切需求,设计并实现了一种基于互补滤波器的微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)/全球定位系统(global positioning system,GPS)/地磁组合导航系统。通过精确地器件标定,提高了MEMS陀螺仪、加速度计输出数据的准确性;根据MEMS惯性导航系统解算的姿态角、速度、位置结果,结合GPS及地磁的输出,设计了组合导航系统;依据载体的运动状态,设计了自适应调整截止频率的互补滤波器数据融合方法,实现了组合导航系统的定姿定位;最后,对组合导航系统进行静态、动态测试试验,实际测试结果表明,组合导航系统能够达到较高的导航精度。 展开更多
关键词 微机电系统 组合导航 标定 互补滤波
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一种融合互补滤波和卡尔曼滤波高精度姿态测量算法 被引量：20
12
作者 李杰 杨雁宇 +4 位作者 冯凯强 李小燕 郑涛 杜思远 许廷金 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期51-55,86,共6页
针对在4级海况下船体大幅度晃动,甚至丢失GPS信号的复杂环境,常规算法会导致姿态测量精度急剧下降的情形,为‘动中通’中的航姿系统设计了一套姿态融合算法。在GPS有效时,卡尔曼滤波的观测量引入双天线GPS输出的航向角,解决航向角观测... 针对在4级海况下船体大幅度晃动,甚至丢失GPS信号的复杂环境,常规算法会导致姿态测量精度急剧下降的情形,为‘动中通’中的航姿系统设计了一套姿态融合算法。在GPS有效时,卡尔曼滤波的观测量引入双天线GPS输出的航向角,解决航向角观测性弱和估计不准的问题,同时引入互补滤波得到的陀螺修正量,提高了水平姿态角的可观性,融合两种算法提高了解算精度。在GPS无效时,通过互补滤波,抑制陀螺漂移,输出高精度水平姿态角,配合天线所接收信号的强度使‘动中通’正常工作。为验证算法的有效性,进行了动态实验,实验结果表明:该算法在GPS有效的情况下能保证俯仰滚动角(RMSE标准)精度在0.2°以内,航向角精度在0.5°以内,在GPS无效情况下也可使俯仰和滚动角精度长时间维持在0.3°以内,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 动中通 姿态测量 卡尔曼滤波 互补滤波
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基于互补滤波器的四旋翼飞行器姿态解算 被引量：103
13
作者 梁延德 程敏 +1 位作者 何福本 李航 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第11期56-58,61,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 姿态解算 四旋翼飞行器 惯性测量单元 互补滤波器
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互补滤波和卡尔曼滤波的融合姿态解算方法 被引量：48
14
作者 张栋 焦嵩鸣 刘延泉 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第3期62-65,69,共5页
针对捷联惯性测量单元(IMU)噪声大、精度低的缺点和常规的姿态解算算法精度不高等问题,提出了一种互补滤波和卡尔曼滤波相结合的融合算法。该算法基于姿态角微分方程建立系统的状态方程模型,利用互补滤波后的姿态角作为系统的观测量,再... 针对捷联惯性测量单元(IMU)噪声大、精度低的缺点和常规的姿态解算算法精度不高等问题,提出了一种互补滤波和卡尔曼滤波相结合的融合算法。该算法基于姿态角微分方程建立系统的状态方程模型,利用互补滤波后的姿态角作为系统的观测量,再应用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法融合了陀螺仪、加速度计和电子罗盘的测量数据。为验证该算法有效性,用带有传感器的开发板依次进行静态和动态测试,实验结果表明:结合了互补滤波和卡尔曼滤波的融合算法,在静态时能够抑制姿态角漂移和滤出噪声,在动态时能够快速跟踪姿态的变化,提高了姿态角的解算精度。 展开更多
关键词 卡尔曼滤波 互补滤波 姿态估计 数据融合 惯性测量单元
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基于共轭梯度法和互补滤波相结合的姿态解算算法 被引量：43
15
作者 孙金秋 游有鹏 傅忠云 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期524-528,共5页
为了提高姿态解算精度,提出了一种基于共轭梯度和互补滤波相结合的多传感器数据融合策略。系统采用四元数方法进行姿态解算。利用加速度计和磁强计的输出数据,通过共轭梯度方法对姿态四元数进行寻优估计,再将其和利用陀螺仪输出数据更... 为了提高姿态解算精度,提出了一种基于共轭梯度和互补滤波相结合的多传感器数据融合策略。系统采用四元数方法进行姿态解算。利用加速度计和磁强计的输出数据,通过共轭梯度方法对姿态四元数进行寻优估计,再将其和利用陀螺仪输出数据更新的四元数进行互补滤波,解算出姿态角。实验测试表明,这种融合策略使姿态检测系统静态性能和和动态性能均有所提高,尤其在姿态剧烈变化时,其性能明显优于卡尔曼滤波和梯度下降法。 展开更多
关键词 传感器 姿态估计 共轭梯度法 互补滤波 四元数
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基于互补策略的新型单周控制有源滤波器 被引量：25
16
作者 费万民 吕征宇 钱挺 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期50-53,63,共5页
介绍了单周控制有源滤波器的原理 ,针对经典单周控制有源滤波器存在的诸如电流直流分量问题、局部稳定问题等 ,提出了单周控制有源滤波器的互补控制策略、电流直流分量负反馈策略和两路信号差值积分负反馈策略。新控制策略的采用彻底克... 介绍了单周控制有源滤波器的原理 ,针对经典单周控制有源滤波器存在的诸如电流直流分量问题、局部稳定问题等 ,提出了单周控制有源滤波器的互补控制策略、电流直流分量负反馈策略和两路信号差值积分负反馈策略。新控制策略的采用彻底克服了经典单周控制有源滤波器的电流直流分量问题 ,实现了单周控制有源滤波器的全局稳定 ,并消除了电流交越失真 ,使得具有诸如无须参考信号、检测量少、控制简便、波形质量高、动态跟踪性能好、抗干扰能力强等显著优点的单周控制有源滤波技术达到实用化程度。实验结果证实了所述控制策略的有效性。 展开更多
关键词 电力系统 互补策略 谐波补偿 单周控制 有源滤波器
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基于互补滤波的动中通天线姿态估计 被引量：17
17
作者 沈晓卫 姚敏立 赵鹏 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期194-197,共4页
为了满足低动态下天线稳定的要求,构建了一个基于微机械陀螺、加速度计和磁强计组合的动中通低成本姿态测量系统。该系统利用加速度计重力场分量估计的倾角和磁强计地磁场分量估计的航向角作为辅助信息,校正陀螺漂移误差。根据陀螺与辅... 为了满足低动态下天线稳定的要求,构建了一个基于微机械陀螺、加速度计和磁强计组合的动中通低成本姿态测量系统。该系统利用加速度计重力场分量估计的倾角和磁强计地磁场分量估计的航向角作为辅助信息,校正陀螺漂移误差。根据陀螺与辅助传感器的互补特性,设计一个多轴互补滤波器,利用陀螺的高频分量和辅助信息的低频分量估计姿态角。根据载体机动状态调整控制器参数,使滤波器能自适应选择交接频率,减小机动加速度对姿态估计的影响。实验结果表明,互补滤波能有效地估计出姿态,系统的动态估计精度在±2°内。 展开更多
关键词 动中通 姿态估计 互补滤波 机动加速度
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基于递推最小二乘与互补滤波的姿态估计 被引量：21
18
作者 陈光武 李少远 +2 位作者 李文元 王迪 张琳婧 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1096-1103,共8页
针对基于微机电系统( MEMS)的惯性导航系统中陀螺噪声较大导致姿态漂移的问题,本文基于递推最小二乘(RLS)与互补滤波器提出一种提高姿态估计精度的方法.该方法从陀螺去噪算法和姿态解算原理两个方面提高姿态估计精度:在陀螺去噪方面,为... 针对基于微机电系统( MEMS)的惯性导航系统中陀螺噪声较大导致姿态漂移的问题,本文基于递推最小二乘(RLS)与互补滤波器提出一种提高姿态估计精度的方法.该方法从陀螺去噪算法和姿态解算原理两个方面提高姿态估计精度:在陀螺去噪方面,为克服传统递推最小二乘的不足,提出一种随机加权的递推最小二乘法,利用随机加权实现对偏差的估计;在姿态解算方面,在传统互补滤波器的基础上通过自适应调整比例-积分(PI)参数来调整滤波器的交接频率,最终得到陀螺积分值的高通滤波和加速度计的低通滤波的叠加.转台静态和动态实验结果表明,使用本文所提方法后,有效降低了陀螺噪声,姿态估计精度明显提升. 展开更多
关键词 微机电系统 惯性导航 递推最小二乘法 互补滤波器
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基于四元数互补滤波的无人机姿态解算 被引量：32
19
作者 吕印新 肖前贵 胡寿松 《燕山大学学报》 CAS 2014年第2期175-180,共6页
针对无人机低成本姿态解算这一基本问题,考虑到传统姿态算法运算量大、不易调试,采用微惯性单元(MEMS)测量无人机原始姿态数据,采用基于四元数的互补滤波算法,有效降低姿态解算的运算量,实现MEMS各传感器的信息融合。从理论上证明了基... 针对无人机低成本姿态解算这一基本问题,考虑到传统姿态算法运算量大、不易调试,采用微惯性单元(MEMS)测量无人机原始姿态数据,采用基于四元数的互补滤波算法,有效降低姿态解算的运算量,实现MEMS各传感器的信息融合。从理论上证明了基于四元数的互补滤波器的稳定性,分析了滤波器的性能。采用无人机真实数据验证了算法的有效性,解算得到的俯仰角、滚转角精度小于1°,航向角精度小于2°。与传统姿态算法比较,本算法简单有效、运算量小、易于调试。 展开更多
关键词 姿态 四元数 互补滤波 稳定性分析
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基于四元数改进型互补滤波的MEMS姿态解算 被引量：78
20
作者 陈孟元 谢义建 陈跃东 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2015年第9期1391-1397,共7页
针对四旋翼飞行器的姿态解算问题,设计了由STM32、陀螺仪、加速度计等组成的姿态测量单元,采用四元数法对姿态角进行描述,详细分析了姿态解算的过程,建立了系统及传感器模型,并在互补滤波算法的基础上,构造了一种改进型互补滤波器来完... 针对四旋翼飞行器的姿态解算问题,设计了由STM32、陀螺仪、加速度计等组成的姿态测量单元,采用四元数法对姿态角进行描述,详细分析了姿态解算的过程,建立了系统及传感器模型,并在互补滤波算法的基础上,构造了一种改进型互补滤波器来完成姿态解算。实验测试表明,与传统的卡尔曼滤波算法和互补滤波算法比较,改进型互补滤波算法的数据平滑能力更强,收敛速度更快,有效地实现了飞行器姿态数据的融合,提高飞行器的姿态估计精度,满足了小型四旋翼飞行器姿态控制的要求,增强了系统的鲁棒性与稳定性。同时通过实际飞行实验,验证了算法的可行性。 展开更多
关键词 四旋翼飞行器 互补滤波 四元数 卡尔曼滤波 姿态解算
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