一种动态情况下基于MEMS的姿态解算方法与流程

文档序号:34766744发布日期:2023-07-13 10:20阅读:74来源:国知局

本发明属于导航定位技术,具体涉及一种动态情况下基于mems的姿态解算方法。


背景技术:

1、基于mems的惯性导航技术,其包括三轴陀螺仪和三轴加速度计信息。通过积分原理得到载体的姿态、速度和位置信息。由于低成本mems精度较差,因此一般用于姿态估计,而速度和位置信息一般通过卫星导航系统提供。随着状态估计技术的不断升级,姿态角度已变成感知信息中不可缺少的重要一环。因此,姿态估计在航空航天、智能设备、人体运动分析、机器人学等领域中具有重要的应用需求。目前常用的姿态解算方法如:互补滤波、mahony算法、卡尔曼滤波等算法广泛应用于工程中以实现姿态估计。姿态估计作为状态感知的重要组成部分,其复杂性在于传感器数据的应用和算法模型的建立。

2、因此,为了解决传统姿态测量只能测量静止及匀速运动物体的局限性,有必要提供一种新的动态情况下基于mems的姿态解算方法运用于实际工程中。


技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种动态情况下基于mems的姿态解算方法,提高运动状态下的pi调节能力。

2、为实现上述目的,本申请提供如下技术方案:一种动态情况下基于mems的姿态解算方法,其步骤包括:

3、步骤1:获取六轴meme陀螺信息和加速度计信息;

4、步骤2:获得理论重力加速度向量,并通过载体坐标系进行表示;

5、步骤3:获得陀螺推算出的加速度和加速度计值测出来的加速度之间的姿态误差;

6、步骤4:运动判断及自适应pi控制器处理,确定所在时刻与上一时刻的差值,并与预设的运动判别的阈值比较,是否对运动判断进行修改正;

7、步骤5:通过构建pi补偿器获取角速度补偿值;

8、步骤6:四元数姿态更新;

9、步骤7:将四元数转换为欧拉角。

10、与现有技术相比,本申请动态环境下基于mems的姿态解算方法的有益效果是:在传统六轴mems姿态解算的基础上引入运动判别机制,进一步减少运动状态下姿态测量误差对系统的影响。本发明将自适应pi控制参数引入到姿态解算中,通过对运动状态的判别进行pi参数调整,进一步提高了运动环境下的姿态测量精度。



技术特征:

1.一种动态情况下基于mems的姿态解算方法,其特征在于,其步骤包括:

2.如权利要求1所述的动态情况下基于mems的姿态解算方法,其特征在于,上述步骤3中,在载体坐标系上,mems加速度计测出来的重力向量是[ax ay az]t。陀螺积分后的姿态来推算出的重力向量是[vx vy vz]t,mems加速度计测量得到的载体系下的三轴加速度信息可表示为:

3.如权利要求1所述的动态情况下基于mems的姿态解算方法,其特征在于,上述步骤4中,t时刻加速度信息[ax_t ay_t az_t]t;t-1时刻加速度信息[ax_t-1 ay_t-1 az_t-1]t;

4.如权利要求3所述的动态情况下基于mems的姿态解算方法,其特征在于,上述步骤5中,得到向量偏差后,即可通过构建pi补偿器来计算角速度补偿值:

5.如权利要求3所述的动态情况下基于mems的姿态解算方法,其特征在于,上述步骤7中,欧拉角为:


技术总结
本申请公开了一种动态情况下基于MEMS的姿态解算方法,包括获取六轴MEME陀螺信息和加速度计信息;获得理论重力加速度向量,并通过载体坐标系进行表示;获得陀螺推算出的加速度和加速度计值测出来的加速度之间的姿态误差;运动判断及自适应PI控制器处理,确定所在时刻与上一时刻的差值,并与预设的运动判别的阈值比较,是否对运动判断进行修改正;通过构建PI补偿器获取角速度补偿值;四元数姿态更新;将四元数转换为欧拉角。在传统六轴MEMS姿态解算的基础上引入运动判别机制,进一步减少运动状态下姿态测量误差对系统的影响。将自适应PI控制参数引入到姿态解算中,通过对运动状态的判别进行PI参数调整,进一步提高了运动环境下的姿态测量精度。

技术研发人员:夏荣斌
受保护的技术使用者:无锡惠眼物联科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/13
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