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【讨论帖】姿态解算相关知识储备

高工
2014-05-06 00:11:12     打赏

想了一下,还是单独开个贴拿出来大家伙讨论一下更合适。

欢迎各位发表自己的意见和看法。


最近四轴没怎么动,都去看了些基础的理论

有点小心得,研究的时间不长,难免有错误的地方,欢迎各位大神来喷

------------------------------------我割------------------------------------------

在了解四轴的数据融合前,必须要了解

微型四轴里面,为什么要进行数据融合?

其实数据融合(data fusion)是一门很复杂的学问,在很多领域都是重点研究的方向。

很多时候,我们所需要的最终数据可能由若干个看上去相互独立

但是在某一个方面具有一定相干性的基础数据构成或者计算得出

每个独立基础数据的来源都各有特点

有些抗干扰能力强,但是采集的时间过长或者条件变化的情况下,会出现较大的误差

有些很容易受到外界条件的干扰,但是在某个很小的时间范围内,对外表现非常精确。

拿烈火的四轴飞行器来说,采用了MPU6050传感器,能够采集加速度和角速度

而我们最终需要获取的是飞行器的姿态角度

其实这里的姿态角度是绝对的

是指MPU6050自身的三维坐标与自然界(或者说地表,这里把地表看成一个平面,因为飞行器能够飞行的距离相对于地球表面来讲,小得几乎可以忽略,在这个区间内,地表可以看成一个平面,感觉是不是又回到了高数世界?)三维坐标之间的夹角,这个夹角实际上能够通过加速度或者角速度计算出来

譬如,角速度的一次积分,结果就是角度;加速度与重力之间的角度,则可以通过三角关系得出。

打字手抽了,抽根烟先。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

但是,单纯用角速度或者加速度来计算姿态角度,实不可取的,为毛?

对于MPU6050测得的角速度而言,它噪声很小,收到运动的影响相对不大

但是由于积分运算的累积,长时间使用角速度计算姿态角度,会产生很大的误差

所以很小的一段时间内,用角速度积分得到的姿态角度相对比较精确

对于MPU6050测得的加速度而言,由于振动等运动环境影响

很容易使输出的加速度值发生比较大的变化,也就是噪声比较大,有一定的误差

一旦发生剧烈的变加速运动,加速度和重力之间的夹角的计算就不那么准确了

但是从长期来看,加速度相对较为稳定。

也就是说,如果是静止或者某种理想的运动(加速度趋近恒定),加速度计算出来的姿态角度还是不错的。

从上面的分析,就能知道。

如果需要在四轴中计算姿态角度,单纯使用加速度或者角速度来计算姿态角度是不合适的

必须处理加速度和角速度,然后通过二者来计算出一个相对精确的姿态角度。

一般的处理的原则是,以陀螺仪测得的数据为主,加速度进行校正(具体系统,具体处理)。

或者说,长期信赖加速度,而短期信赖角速度。

这个处理的过程就是一次数据融合的过程。

OK,再聊聊滤波。

这个应该是比较好理解的了

在一段时间的数据采样中,一般会出现一些在我们预值以外的数据出现

滤波的作用就是把这些误差比较大的数据给干掉。

常用的滤波算法不少,Kalman、mahony等等

还有一些自创神奇算法,前几天看到一个德国鬼子的滤波算法

很神奇,基本上没有很复杂的运算

听说效果不错,但是没看懂,能力有限。

----------------------------------割割更健康-------------------------------------

四旋翼这个东西还是蛮深的

涉及到不少领域的知识

如果能够自己动手做一次,那可牛大发了

码字手都发抖了

让射精、加分、上首页神马的来得更猛烈些吧~~~~~~~~




高工
2014-05-06 13:54:57     打赏
2楼
堂主V5 一起来玩玩呀。

高工
2014-05-06 13:56:18     打赏
3楼

多谢老王 我还更想看到更多参与者的见解和看法 

 毕竟一个人看着玩意儿还是比较孤单的


高工
2014-05-06 13:57:28     打赏
4楼
不用改天了 就今天了 快申请加入哇

高工
2014-05-06 14:00:17     打赏
5楼

蛮生动的比喻 

 浏览了一些开源的代码 

 感觉融合离不开滤波,滤波是必须的 

 版主拿点干货出来学习一下呀。


高工
2014-05-18 21:17:46     打赏
6楼
不错哟 看了几个开源的代码 似乎都是基于捷联式惯性导航

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