1EKF_Quat低成本四元数惯性导航系统的设计

资 源 简 介

1EKF_Quat低成本四元数惯性导航系统的设计

详 情 说 明

在惯性导航系统设计中，采用扩展卡尔曼滤波（EKF）结合四元数运算是一种经典的低成本解决方案。该设计通过四元数表示姿态，避免了欧拉角的万向节死锁问题，同时利用EKF对惯性测量单元（IMU）的噪声进行有效滤波。

系统通常由加速度计、陀螺仪和磁力计构成，通过四元数微分方程实时更新姿态。EKF在此过程中负责融合多传感器数据，并补偿陀螺仪的漂移误差。这种架构在无人机、机器人等对成本敏感的场景中表现优异，既保证了导航精度，又显著降低了硬件开销。

相比传统方法，四元数EKF方案减少了三角函数运算量，更适合嵌入式平台实现。其核心挑战在于处理非线性误差和传感器校准，但通过合理的状态方程设计和参数调优，可以在低成本硬件上实现商用级导航性能。