基于A(yíng)RM與低成本MEMS器件的AHRS設計
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當重力加速度觀(guān)測更新時(shí)zk為加速度，傳感器測量得到的三維矢量zk=[ax ay az]T，當磁場(chǎng)觀(guān)測更新時(shí)zK為磁阻傳感器，測量得到的三維矢量zK=[mx mymz]T。協(xié)方差更新：
3 程序結構
AHRS的軟件設計主要分為：
①傳感器初始化，包括設置傳感器的更新速率、量程。
②初始化卡爾曼濾波的相關(guān)矩陣，根據傳感器的特點(diǎn)設置過(guò)程激勵噪聲協(xié)方差矩陣Q，設為對角元素為0．1的四維對角方陣。
③若成功讀取陀螺儀數據，進(jìn)行卡爾曼濾波的時(shí)間更新。
④采集加速度傳感器和磁阻傳感器的數據，若讀取成功則進(jìn)行觀(guān)測更新。加速度觀(guān)測更新與磁場(chǎng)觀(guān)測更新算法差別在于觀(guān)測方差的R，可根據兩種傳感器的置信度沒(méi)置相應的值，航向姿態(tài)參考系的程序流程如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/148911.htm
4 傳感器校準
4．1 陀螺儀溫度補償
低成本MEMS陀螺儀存在著(zhù)較大的零點(diǎn)偏移，一般可以達到1～3°／s?？梢酝ㄟ^(guò)增加擴展卡爾曼濾波的狀態(tài)變量的維數，即增加三維陀螺零偏做數據融合得以解決。優(yōu)點(diǎn)是可以動(dòng)態(tài)地估計陀螺的零偏，有較強的適應能力，缺點(diǎn)是卡爾曼濾波算法的計算量以維數的三次方增加，因此實(shí)時(shí)性會(huì )有所降低，在要求姿態(tài)更新速率高而單片機計算性能有限的情況下，可以采用溫度補償的方法解決。陀螺儀的零點(diǎn)偏移與傳感器溫度和溫度梯度密切相關(guān)。MPU-6000陀螺儀溫度變化緩慢的情況下，可以認為其溫度零點(diǎn)漂移對應此時(shí)傳感器的溫度。
可設溫漂曲線(xiàn)為三次多項式BX=At3+Bt2+Ct1+D，通過(guò)最小二乘法擬合之后可得到各項系數。經(jīng)過(guò)溫度補償后的陀螺儀曲線(xiàn)如圖3所示。
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