基于扩展卡尔曼滤波器的低成本航姿系统设计

作     者：盛汉霖 张天宏 刘冬冬 SHENG Han-lin;ZHANG Tian-hong;LIU Dong-dong

作者机构：南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 

基　　金：江苏省普通高校研究生科研创新计划(CXZZ13_0176)资助课题 

出 版 物：《系统工程与电子技术》 (Systems Engineering and Electronics)

年 卷 期：2013年第35卷第10期

页      码：2158-2164页

摘      要：针对传统的航姿系统(attitude and heading reference system,AHRS)在微型无人飞行器、机器人等应用上所体现的成本高、体积大、功耗大的问题,提出了一种低成本高精度AHRS。该系统以数字信号处理器为硬件平台,集成了陀螺仪、加速度计、磁罗盘等9自由度微机电系统传感器,采用了基于四元数的姿态估计方法,建立了传感器输出模型和系统状态空间模型,考虑了加速度对系统精度的影响,解决了四元数协方差奇异性问题,通过扩展卡尔曼滤波器进行数据融合以获得姿态的准确输出。经数值仿真分析和三轴飞行转台测试,姿态角的静态精度优于0.5°、动态精度优于2°,并在微型无人飞行器上进行了飞行验证,结果表明其能够满足小型无人飞行器等的应用需求。

主 题 词：仪器仪表技术 航姿系统 扩展卡尔曼滤波器 四元数 微机电系统传感器 

学科分类：0808[工学-自动化类] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 081105[081105] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-506x.2013.10.23

馆 藏 号：203412111...