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树枝想去撕裂天空 / 却只戳了几个微小的窟窿 / 它透出天外的光亮 / 人们把它叫做月亮和星星

一个四旋翼

用于室内具有悬停功能的四旋翼。

第X部分:飞行器姿态估计

导航就是在某一个坐标空间下引导物体从一点运动到另一点的过程,其所要解决的基本问题就是不断地确定物体的姿态和位置。本部分中我们讨论对飞行器姿态的估计, 重点介绍捷联惯导系统中的姿态估计方法。

导航坐标系与姿态描述方法 本文中,我们将要介绍导航系统中常用的坐标系,并针对我们的室内四旋翼额外描述了地图坐标系和里程计坐标系。 此外介绍还将介绍旋转矩阵、欧拉角、旋转矢量、四元素等描述姿态的方法,以及后三者与旋转矩阵之间的相互转换的形式。
欧拉角法与扩展卡尔曼滤波 欧拉角可以直观的描述运载体的位姿。但是由于欧拉角存在奇异性的问题,所以不适用全姿态解算。 但是只要运载体的运动能够保证不存在大幅度的水平姿态调整就可以使用。
卡尔曼滤波是一种常用的信息融合与状态估计方法,但只适用于线性系统。为了适应非线性,人们对其进行了扩展,得到了所谓的扩展卡尔曼滤波(EKF)。
四元数法与互补滤波 四元数不存在欧拉角那样的奇异性问题,能够进行全姿解算,是目前进行姿态估计的主流方法之一。
互补滤波通过为陀螺的输出数据构建高通滤波器,为加表或者磁罗盘等能够直接测量姿态角的传感器数据构建低通滤波器, 达到互补地融合数据的目的。相比于复杂的卡尔曼滤波其计算量小很多,在计算平台算力有限的情况下,是一种比较理想的选择。
等效旋转矢量法与锥运动优化

第XX部分:飞行器位置估计

间接卡尔曼滤波与组合导航

第XXX部分:姿态控制器




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