无人机算法之姿态

(未完成)

姿态解算的方法比较典型的有扩展性卡尔曼滤波和互补滤波算法

飞行姿态的表示方式有四元数,欧拉角,矩阵和轴角

一、欧拉角(百度百科)

欧拉角由莱昂哈德 欧拉首先提出而得名,用来确定定点转动刚体位置的3个一组独立角参量,由章动角θ、旋进角(即进动角)ψ和自转角φ组成。

二、四元数(百度百科)

四元数(Quaternions)是由爱尔兰数学家哈密顿(William Rowan Hamilton,1805-1865)在1843年发明的数学概念。四元数的乘法不符合交换律(commutative law)。

明确地说,四元数是复数的不可交换延伸。如把四元数的集合考虑成多维实数空间的话,四元数就代表着一个四维空间,相对于复数为二维空间

四元数是除环(除法环)的一个例子。除了没有乘法的交换律外,除法环与域是相类的。特别地,乘法的结合律仍旧存在、非零元素仍有逆元素

四元数形成一个在实数上的四维结合代数(事实上是除法代数),并包括复数,但不与复数组成结合代数。四元数(以及实数和复数)都只是有限维的实数结合除法代数。

四元数的不可交换性往往导致一些令人意外的结果,例如四元数的 n-阶多项式能有多于 n 个不同的根。

三、卡尔曼滤波(百度百科)

卡尔曼滤波(Kalman filtering)是一种利用线性系统状态方程,通过系统输入输出观测数据,对系统状态进行最优估计的算法。由于观测数据中包括系统中的噪声和干扰的影响,所以最优估计也可看作是滤波过程。

四、互补滤波算法

五、无人机模式

无人机一般有两种模式,十字模式和X模式,我选用X模式来进行开发。

无人机前进时,即调整俯仰角,前面两个电机速度降低,无人机后退时,后面两个电机速度降低。

无人机侧飞时,即调整横滚角,左飞和右飞分别降低左面和右面的两个电机速度。

无人机斜飞时

无人机转向时,即调整偏航角

更多参考资料请看:
秦永元《惯性导航》 袁信、郑锷的《捷联式惯性导航原理》,邓正隆的《惯性技术》

PID算法请看下一章节

(本博客参考了百度百科及正点原子的资料)
 

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