MATLAB实现的三子样旋转矢量惯性姿态解算系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB开发，采用三子样旋转矢量算法处理陀螺仪角速度数据，显著降低圆锥误差，实现高精度姿态解算。系统输出四元数姿态序列，支持轨迹可视化与分析，适用于惯性导航和运动追踪场景。

详 情 说 明

基于三子样旋转矢量算法的惯性姿态解算系统

项目介绍

本项目实现了一套高精度的惯性姿态解算系统，核心算法采用三子样旋转矢量法。系统通过处理陀螺仪采集的三轴角速度数据，完成物体在三维空间中的姿态跟踪与解算。相较于传统算法，本系统能有效抑制圆锥误差，显著提升长时间姿态解算的精度与稳定性，适用于惯性导航、无人机姿态估计、运动追踪等领域。

功能特性

• 高精度姿态解算：采用三子样旋转矢量算法进行姿态更新，极大降低圆锥误差的影响。
• 多格式输出：同步输出四元数序列与欧拉角（滚转、俯仰、偏航角）结果，方便不同应用场景使用。
• 数据预处理：支持对原始角速度数据进行零偏、标度因子等误差补偿。
• 性能评估：提供算法计算耗时、圆锥误差统计等性能指标。
• 结果可视化：生成姿态变化轨迹图，直观展示解算结果与分析算法精度。

使用方法

1. 准备输入数据：确保输入数据为正确格式的陀螺仪角速度时间序列（N×4矩阵，包含时间戳和ωx, ωy, ωz）和初始姿态四元数。
2. 设置系统参数：配置采样频率，如有需要，可设置传感器误差补偿参数。
3. 运行主程序：执行系统主函数，开始姿态解算。
4. 获取输出结果：程序运行结束后，将得到四元数序列、欧拉角序列、性能指标以及可视化图表。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 硬件要求：无特殊要求，常规配置即可流畅运行

文件说明

主程序文件集成了本系统的所有核心功能。它首先读取输入的角速度数据与初始参数，并对数据进行必要的预处理与误差补偿。然后，调用三子样旋转矢量算法核心模块，递归地完成每个采样时刻的姿态四元数更新。解算完成后，主程序会将得到的四元数转换为更直观的欧拉角形式，并计算算法的性能指标。最后，它会生成姿态变化的可视化图表，并将所有结果进行输出和保存。