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基于MEMS惯性器件的姿态融合算法研究
资料介绍
目前旋翼无人飞行器在旋翼无人飞行器具有垂直起降、定点悬停、结构简单和可靠性高等优点，在国土测绘、建筑设计勘测、遥感、灾害监测、森林防火、消遣娱乐等方面获得了广泛应用，具有广阔的前景。航向姿态参考系统（AHRS）是无人飞行器飞行控制系统的核心技术之一，本设计面向低成本四旋翼无人飞行器，要求航向姿态参考系统具有成本低、功耗小、精度高等特点，因而采用低成本的MEMS惯性器件设计硬件系统，应用分数阶卡尔曼滤波技术实现姿态数据解算。
首先分析惯性导航技术原理和姿态解算基础理论，对卡尔曼滤波技术进行了分析和仿真，为分数阶卡尔曼滤波分析做好准备。
其次对姿态系统的硬件实现进行论述，以STM32F103ZET6单片机为信息处理控制中心，使用MPU6050 MEMS器件采集加速度和陀螺仪角速率信息，利用HMC5883L芯片实现航向角信息检测，完成了低成本的航向姿态参考系统硬件设计。
然后，引入Grunwald-Letnikov（GL）分数阶微分定义，对线性离散系统的分数阶系统空间状态表达式进行分析，应用在卡尔曼滤波方程中，理论上实现了分数阶卡尔曼滤波技术。
最后通过上位机软件显示姿态角的动态变化，并将解算得到的数据导入Matlab绘制相应曲线进行仿真测试。软件仿真表明分数阶卡尔曼滤波比传统的整数阶Kalman滤波在姿态角的精度和误差方面均有一定程度的提高，为工程实现奠定了一定的理论基础。
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