無人機領域
在執行飛行任務過程中,無人機的姿態信息最受關注,故無人機姿態測量系統的研究成為熱點。MEMS器件由于其體積小、功耗低等特點,被廣泛使用在各測量領域中。本文為滿足姿態測量系統的小型化和低成本要求,設計了一種基于MEMS器件的無人機姿態測量系統,闡述了其基本工作原理、姿態解算算法和系統軟硬件的設計與實現,以對無人機的姿態信息進行解算,為其姿態控制奠定基礎。在姿態解算算法方面,首先,MEMS加速度計和MEMS陀螺儀作為本設計的主要測量元件,其精度對無人機姿態測量系統的精度有著重要影響,故分別對MEMS加速度計和MEMS陀螺儀的信號進行低通濾波和卡爾曼濾波。其次,深入研究無人機姿態測量系統的姿態解算方法,確定四元數法作為本論文重點研究的算法,將處理完善的數據實行相應的姿態解算,得到姿態角,驗證了算法的有效性。最后,根據MEMS加速度計和MEMS陀螺儀的工作特性的差異,將二者濾波之后解算的姿態角進行互補濾波信息融合,輸出更為精準的姿態角.此外,本文設計并給出了基于MEMS器件的無人機姿態測量系統的總體方案,分別對硬件系統和軟件系統進行了模塊化設計,論述了各個模塊的結構和功能,實現了信號處理和姿態解算的功能。