姿态估计互补滤波器

资 源 简 介

姿态估计互补滤波器

详 情 说 明

姿态估计互补滤波器是一种广泛应用于飞行器导航系统的数据融合算法，它能够有效地结合多种传感器的优势来提升姿态测量精度。在无人机、小型飞机等嵌入式平台中，这种算法表现出优异的实时性和稳定性。

该算法的核心思想在于巧妙利用不同传感器的频域特性：MEMS陀螺仪提供高频短期稳定的角速度数据，但存在积分漂移问题；加速度计和磁力计提供低频长期稳定的绝对姿态参考，但易受瞬时运动干扰。互补滤波器通过设计合适的截止频率，将高频部分交给陀螺仪处理，低频部分交给其他传感器处理，实现优势互补。

系统集成了三类关键数据源：IMU模块（包含陀螺仪和加速度计）提供的角速度与线性加速度、气压计测量的空速数据、GPS获取的地面速度信息。对于飞行器应用，算法特别处理了以下技术难点：气压计数据的温度补偿、GPS信号的延迟校正、以及陀螺仪零偏的在线估计。

这种滤波方法相比卡尔曼滤波具有计算量小的特点，非常适合资源有限的嵌入式系统。其实现通常包含传感器校准、坐标系转换、误差补偿等预处理步骤，最后通过加权融合输出稳定的俯仰角、横滚角等姿态参数。实际应用中需要根据具体硬件特性调整滤波器参数，在动态响应速度和抗干扰能力之间取得平衡。