EEPW论坛

1、惯性测量单元IMU(InertialMeasurement Unit)
姿态航向参考系统AHRS(Attitude and Heading Reference System)
地磁角速度重力MARG(Magnetic, Angular Rate, and Gravity)
微机电系统MEMS(Micro Electrical Mechanical Systems)
自由度维数DOF(Dimension Of Freedom)
无人驾驶飞行器UAV(Unmanned Aerial Vehicle)
扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter)
无损卡尔曼滤波UKF(Unscented Kalman Filter)
惯性导航系统INS(Inertial Navigation System)
全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)
天文导航系统CNS(Celestial Navigation System)
可垂直起降VTOL(Vertical Take-off and Landing)

2、  常见的导航系统：惯性导航、天文导航、卫星导航、路标导航、无线电导航、推算导航、组合导航。

3、  有两个基本坐标系：“地理”坐标系和“载体”坐标系。”地理”坐标系指的就是地球上的“东北天（ENU）”坐标系，而“载体”坐标系值的就是四轴自己的坐标系。

4、  在“地理”坐标系中，重力的值始终是（0，0，1g），地磁的值始终是（0，1，x）。这些值就是由放置在四轴上的传感器测量出来的。
5、  “地理”坐标系和“载体”坐标系是两个不同的坐标系，需要转化。转化的方法就是坐标系的转换，目前有三种方式：四元数（q0123）、欧拉角（yaw（Z轴）/  pitch（Y轴）/roll（X轴）属于其中一种旋转顺序Z-Y-X航空次序欧拉角）、方向余弦矩阵（9个系数）。
6、  所谓的姿态，就是公式+系数。比如：欧拉角公式和欧拉角的系数（翻滚、倾仰、偏航）

7、  姿态的数据来源有5个：重力、地磁、陀螺仪、加速度计、电子罗盘。其中前两个来自“地理”坐标系，后三个来自“载体”坐标系。

8、  导航的基本原则就是保证两个基本坐标系的正确转化，没有误差。只有实现了这个原则，载体才可以在自己的坐标系中完成一系列动作而被转换到地理坐标系中看起来是正确的。为了达到这个目标，需要对两个坐标系进行实时的标定和修正。因为坐标系有三个轴，偏航yaw修正由电子罗盘（基于载体）、地磁（基于地理）对比修正误差补偿得到。倾仰pitch和翻滚roll上的修正由加速度计（基于载体）、重力（基于地理）对比修正误差得到。在完成了基本原则的基础之后，即保证两个坐标系的正确转化后，利用基于载体上的陀螺仪进行积分运算，得到基于载体坐标系的姿态数据，经过一系列PID控制，给出控制量，完成基于载体坐标系上的稳定控制后，反应到地理坐标系上的稳定控制，从而达到我们观察到的定高、偏航、翻滚、倾仰等动作。
对于上述论述可以看出，导航姿态从理论上讲只用陀螺仪是可以完成任务的。但是由于陀螺仪在积分过程中会产生误差累计，外加上白噪声、温度偏差等会造成导航姿态的解算随着时间的流逝而逐渐增加。所以就需要用加速度计在水平面对重力进行比对和补偿，用来修正陀螺仪的垂直误差。但是对于竖直轴上的旋转，加速度计是无能为力的，此时用的是电子罗盘。他也可以测量出水平面内的地磁方向用来修正陀螺仪的水平误差。通过这两个器件的修正补偿，使得陀螺仪更加稳定、可靠的工作。

9、  加速度计在地球上测量的是重力加速度，如果载体沿着z轴旋转，加速度计是无法感知他的运动的，这就是无法用加速度计来修正z轴(yaw)的原因；类似的，电子罗盘测量的是地球上的磁场方向，如果载体沿着y轴旋转，电子罗盘同样也是无法感知他的运动的。综上所述，加速度计和电子罗盘只能得到2维的角度关系，通过某种方式的融合，可以得到正确的三维姿态信息。