捷联系统下的四元数姿态解算

摘要

随着MEMS(微机电系统)技术的逐步发展,多旋翼飞行器飞行控制系统中的航姿参考系统(AHRS)逐步摒弃了机械陀螺仪和高昂的光纤陀螺仪的设计方案,普遍采用基于MEMS的传感器进行姿态测量。由于陀螺仪自身存在温漂、零漂、不正交误差和积分累计误差,同时加速度计存在运动加速度干扰,磁罗盘也容易受外部环境的影响等客观不利因素的存在,如何利用AHRS信息更精准的解算姿态成为多旋翼飞行器飞行控制的难点,尤其是在抑制噪声干扰和姿态信息估计等方面。文章基于Cortex-M4的单片机系统和MPU6500姿态传感器搭建了一套飞行控制系统,内部调用DMP处理器,将陀螺仪、加速度计和磁罗盘三者数据进行融合,计算出飞行器姿态信息。实验结果表明,该系统较好地解决了噪声干扰与姿态估计的问题,达到了长时间稳定输出准确可靠的的要求。