飞行姿态解算VIP免费

飞行姿态解算（一）喻时耕宇・4个月前大约半年前研究的东西，贴出来给大家分享下，不知到有没有同样想搞四轴飞控的朋友，可能会感兴趣。如果有业内算法工程师能一起讨论就更好拉。最近又来研究研究有关飞行姿态解算的算法，看看当时没搞懂的四元数算法。主要也是学了网上几位大神的资源，才能小有所得。在这先附上参考一些大神心得的网址：https://zh.wikipedia.org/wiki/四元數四元数维基百科https://zh.wikipedia.org/wiki/向量向量维基百科【Unity技巧】四元数（Quaternion）和旋转四元数和旋转学习笔记一四元数与欧拉角之间的转换四元数和欧拉角之间的转换［小应用］GD32F103+MPU9150四轴飞行器第一步：9DOF姿态融合-GigaDeviceGD32MCU论坛9DOF姿态融合（需要登录）还有一些没有记录。。忘记地址了。。很多解释上面帖子里都有了。我想从另一个方向来写这篇文章。先来说说我了解这个东西的经过吧。说起对飞行姿态的解算，其实是相当复杂的一个过程，并不像我们一般认为的那么简单。首先，一开始（包括我自己）一般可能有个误区：姿态不就一个倾角嘛（类比斜面）？所以感觉只需要求一个倾斜角而已，感觉挺简单的。仔细一想，发现其实有姿态有2个角度，可以想象一个滑梯再像侧面翻滚一下，这样其实对于空间思维不太好的人已经有一点难度了。然后发现还需要再加一个是描述物体本身自旋的姿态。那么最后的结论为，姿态总共有3个轴。那么以我本身的知识来说，如何能够检测出物体姿态的这3个变量呢？总共需要3个传感器。第一步：+加速度传感器。说起测量倾斜角，一般能看见的都使用水泡，铅垂线之类的东西。有传感器使用经验的第一感觉就会觉得使用重力传感器就OK啦。首先说说重力传感器的原理，这里说的重力传感器又叫加速度传感器。加速度计和陀螺仪指南（很详细的介绍）了解了这个东西以后，那么问题来了，仅仅靠加速度计能否完成角度的测量？答案是在静态情况下可以，在动态情况下不可以。加速度传感器，从这个名字（以及上面的原理）也可以看出，其测不是重力，而是重力引起的类似加速度带来的效应。所以对于其他的加速度同样会有读数（运动状态的改变），特别在震动的时候（震动状态），该传感器会有非常大的数据变化，此时的数据难以反应重力的实际值，所以结论是单靠加速度传感器无法完成姿态解算。第二步：+陀螺仪既然单靠加速度传感器无法完成姿态解算，那还需要添加哪些传感器？通过上面资料我们可以找到至少还需要的一个传感器，陀螺仪。陀螺仪测量出的数据为绕各个轴的旋转角速度。通过高等数学的知识可以得出，对角速度进行积分，可以得到旋转角度。把旋转角度加到之前测出的姿态上，会得到一个新的姿态，设为姿态A,通过加速度传感器可以算出来一个姿态B,这样将这两个姿态一定融合，就可以得到一个比较准确的姿态，这也就是之后我们可以进行姿态融合的基础。第三步：+地磁场传感器其实我们还缺一个传感器，地磁场传感器，其实他有个通俗的名字：电子罗盘。说到这，可能有人就已经知道为什么需要这个传感器了。当加速度传感器完全水平的时候，可以预料，重力传感器无法分辨出在水平面旋转的角度即绕Z轴的旋转无法显示出来，此时只有陀螺仪可以检测。图1立方体于是又回到第一步时的问题。陀螺仪虽然动态十分快速，但由于其工作原理是积分，所以在静态会有累计误差，表现为角度会一直增加或者一直减少。。于是我们会需要一个在水平位置能确认朝向的传感器，这就是如今IMU（惯性导航单元）必备的第三个传感器，地磁场传感器，通过这3个传感器的相互校正，我们终于在大的理论上可以得到比较准确的姿态参数了。总结一下前三步：1、确定姿态我们需要三个轴上旋转的数据。2、我们需要三个传感器，分别为3轴加速度传感器，3轴陀螺仪，以及3轴地磁场传感器。完成这三步，可以说在大体姿态解算的框架上我已经有了概念，但具体怎么做还是两眼一抹黑啊。于是本着站在巨人的肩膀上做事的原则，我又开始漫长的资料搜索以及筛选。于是有了本文。第四步了解什么叫姿态请各位自带笔和纸，复习或者预习大学高等数学，线性代数，复变函数，等数学知识，听我慢慢回忆的学习的过程。。。既然我...