基于MEMS的运动体姿态角度测量系统设计与实现

为了使姿态测量得到更为广泛的应用,应用MPU-6050惯性测量模块设计了一款运动体姿态角度测量系统。硬件设计主要包括微处理器控制模块、惯性测量模块、串口通信模块等;软件设计主要介绍了姿态解算的原理、四元数姿态解算算法,以及系统软件工作流程等;系统微处理器模块选用STM32F103C8T6,采用RS232接口与PC机进行交互通信并通过三轴转台进行系统测试。测试结果表明,系统对运动体姿态角度的检测具有较好的测量效果,测量角度较为准确,适用于大多数运动体姿态的测量,系统性价比较高,性能稳定性较好,具有较高的实用价值。

航姿参考系统中磁航向传感器误差标定与补偿

对于航姿参考系统中磁航向传感器的输出精度来说,误差环境对其精确度的影响起着很大的作用。为了校正磁航向传感器的误差,提出了一种基于改进最小二乘法的椭球拟合法,对三轴磁传感器误差做快速标定补偿。首先,对磁航向传感器的误差产生机理进行有效分析,然后,针对分析结果建立误差椭球模型,推导出误差系数的解算公式,利用改进的椭球拟合方法对磁航向传感器进行标定和补偿。实验结果表明,改进的椭球拟合方法能够正确快速的标定补偿磁航向传感器的零偏误差、非正交误差、灵敏度误差,在解决当前磁传感器标定补偿计算量大、操作时间长、标定设备要求高等问题上达到了预期的效果,具有补偿效果显著,简单易行等特点。

基于MPU-6050和UKF的姿态测量系统设计

运动体姿态角度测量是姿态控制的重要组成部分。以微小型无人机姿态测量为应用背景,设计了一种基于整合型6轴运动传感器模块MPU-6050的姿态测量系统,针对MPU-6050存在精度低、漂移大而使得系统测量精度下降,且微小型无人机在复杂工作环境时系统出现典型的非线性的问题,提出将无迹卡尔曼滤波算法(UKF)应用于系统的姿态估计,并使用三轴转台检验了系统对各个姿态角度的测量效果。实验验证了姿态测量系统的有效性,并与EKF姿态解算对比,验证了UKF算法的优越性。