四旋翼惯性导航姿态解算算法的改进与仿真

李汉博，秦文华

(曲阜师范大学 物理工程学院，山东 曲阜 273165)

四旋翼惯性导航姿态解算算法的改进与仿真

李汉博，秦文华

(曲阜师范大学 物理工程学院，山东 曲阜 273165)

为了实现四旋翼飞行器的高精度导航，提出了互补滤波法和四元数算法对传感器获得的数据进行修正，最大限度的抑制干扰误差并提高姿态角解算的准确度;首先简单推导了捷联式惯性导航系统的算法基本原理并利用互补滤波算法进行改进，然后给出了惯性导航系统的力学编排模型分析旋翼飞行器的运动姿态;最后仿真验证数据选用惯性仪表MPU6050和HMC5883所得到实测数据采集并进行仿真分析，平台处理器选用STM32来仿真惯性仪表的测量速度，最终得到实验结果证明算法可行性。

四旋翼飞行器；互补滤波法；四元数算法；传感器；姿态角

0 引言

近些年来，随着智能化产业迅速的发展，无人飞行器开始逐渐的走进人们视线。四旋翼飞行器(quadrotor)拥有4个旋转螺旋桨,前后的两个螺旋桨按照顺时针方向旋转,左右的两个螺旋桨按照逆时针方向旋转[1]。同时两个轴向电机马达反向的旋转方式相互抵消彼此的转矩,使得四旋翼飞行器能够在半空中保持悬停。前后的螺旋桨所产生的推力差别可以使其做俯仰动作,而翻滚动作则是由于左右的螺旋桨推力的差别所产生的;其本身通过改变2个轴向转速来实现飞行器的自旋。四旋翼飞行器结构简单并且可靠，具有定点悬停、垂直起降、在小空间内飞行还有稳定低速飞行等特点， 受到了广泛关注，并且在很多个领域获得到了广泛应用。……