四元数姿态结算

资 源 简 介

四元数姿态结算

详 情 说 明

四元数姿态解算是飞行器和机器人系统中常用的姿态表示方法，相比欧拉角能够避免万向节锁问题。该系统通过融合多传感器数据来提高姿态估计的精度。

互补滤波器结合了陀螺仪和加速度计的优势。陀螺仪在短时间内提供高精度的角速度数据，但存在积分漂移问题；加速度计能测量重力方向但受运动加速度干扰。互补滤波器通过低频段采用加速度计数据，高频段采用陀螺仪数据的方式实现优势互补。

Kalman滤波则通过建立状态空间模型来处理传感器噪声。针对加速度计和磁力计输出特性，建立包含四元数状态和传感器噪声的数学模型。通过预测和更新两个步骤递归地估计最优姿态，有效减小了重力场和地磁场测量误差对姿态解算的影响。

两种滤波方法各有特点：互补滤波器实现简单、计算量小，适用于实时性要求高的场合；Kalman滤波器能处理更复杂的噪声特性，但需要精确的噪声模型和更多的计算资源。实际应用中可根据系统需求选择合适的滤波方案。