姿态解算与外力加速度同步估计算法

针对惯性导航应用中,姿态解算与外力加速度估计互相干扰的问题,提出一种基于四元数和扩展卡尔曼滤波器的姿态解算与外力加速度同步估计算法。首先,利用估计的外力加速度修正传感器加速度数据得到准确的反向重力加速度,再结合地磁场向量通过梯度下降算法解算得到旋转四元数的测量值;其次,构建扩展卡尔曼滤波模型,对旋转四元数和外力加速度进行更新,得到旋转四元数的预测值和外力加速度的预测值;最后,用旋转四元数的测量值和测量得到的加速度数据对预测值通过扩展卡尔曼滤波的方法进行校正,最终得到准确的旋转四元数和参考坐标系下三轴方向上的外力加速度。实验表明,通过扩展卡尔曼滤波同时对姿态和外力加速度估计的方法,能够迅速收敛并准确得机体姿态信息以及外力加速度信息,欧拉角误差为±1.95°,加速度误差为±0.12 m/s^2,并且该算法能有效抑制外力加速度对姿态解算的影响,准确估计外力加速度。

翻转课堂在高中物理实验课中的应用研究——以“探究加速度与质量、外力的关系”为例

翻转课堂是一种以信息技术为基础,以学生为主体,在教师的主导下开展的自主性学习。从翻转课堂的内涵谈起,以高中物理实验课"加速度与质量、外力的关系"为例,运用翻转课堂模式开展了教学实践。在课堂中以学生分组完成实验、解决问题、师生互动的形式达成知识内化。实践证明,翻转课堂能充分解决学生在学习中遇到的问题,有利于知识的吸收和内化,科学综合素养得到提高。