[原创]姿态估计算法讨论.

lijieamd · 发表于 2010-7-3 04:46:02

在完成了电调的DIY之后,我又用我那运行速度极慢的大脑对姿态估计经过了四个月断断续续的学习,研究,总算摸清了方向,但是对于某些细节还存在一些不解的地方,希望在这个帖子提出问题,大家解答问题或者继续提出问题,通过这种方式共同学习进步.

打个广告,这是我的电调贴(http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=3883794&bbs_page_no=1&search_mode=9&search_text=null&bbs_id=1025)

言归正传
由于我使用了一些数学公式,符号,无法直接粘贴到论坛,因此上传word文档
提问word文档ourdev_565562VNZWWT.doc(文件大小:78K) (原文件名:提问.doc)

现在刚开始弄加速度计的比力计算,因此遇到了上述问题
测试环境是 MFC+OPENGL 串口通讯

(原文件名:姿态显示.jpg)

kyughanum · 发表于 2010-7-3 07:01:40

沙发

armok · 发表于 2010-7-3 07:10:22

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

zht9961020 · 发表于 2010-7-3 14:34:52

是否可以用小倾角近似来解释sinA=A，cosA=1

lijieamd · 发表于 2010-7-3 16:58:43

由于在双轴的时候,陀螺仪积分的姿态角和加速度计比力计算的倾角意义不同(也就是我0楼所提出的问题)
而在单轴中不存在这个问题
所以暂时先完成了单轴的融合
加速度计是MMA7260,陀螺仪是ENC-03,为测试方便,加速度计输出仅仅进行了简单的无源低通,陀螺仪未作任何处理
然后直接由单片机采样,单片机是C8051F330
融合算法并没有采用卡尔曼,而是crossbow应用笔记中的方法,如图

(原文件名:融合算法.jpg)
增益k决定融合的时间常数,这个方法实现起来非常简单

另外发一个测试视频,姿态监视采用mfc+opengl写的界面
点击此处下载 ourdev_565667GSHTU1.avi视频文件大小:648K) (原文件名:单轴[WisMencoder Encoded].avi)

lijieamd · 发表于 2010-7-3 17:00:03

回复【3楼】zht9961020
-----------------------------------------------------------------------

关于zht9961020所说的,您的意思是否是当姿态角很小的时候,近似认为加速度计计算的重力加速度向量倾角就是姿态角?

zht9961020 · 发表于 2010-7-3 17:12:54

我是这么理解的，目前也是这么做的，至于是否正确还有待考证

lijieamd · 发表于 2010-7-3 17:45:03

回复【6楼】zht9961020
-----------------------------------------------------------------------

我觉得在悬停的时候,或者一些小角度变化,这样近似没有什么问题
但是举个例子,比如飞行器以-45度pitch水平前进(即头朝下45度),然后转个弯(此时yaw roll均变化),那么就如同我0楼的word文档中的图片所表述的那样,两种角度的意义就不同了

zht9961020 · 发表于 2010-7-3 21:04:33

我目前主要是想达到尽可能的悬停稳定性，运动也尽量以缓慢平移为主，不进行大角度转动，也没有耦合运动，基本上是最简化的情况。

现在主要是在机体坐标系下考虑姿态问题，当涉及到与世界坐标系的相对姿态时也会面临这些问题，但现在也是一知半解，还在学习中。

jokemcu · 发表于 2010-9-25 21:52:14

目前我正接手这个项目，每天在ourdev上度过，一直在潜水观察，尤其是陀螺仪和加速度计（全是三轴的）糅合的算法。
现在刚刚开始筹备计划，不懂之处很多。
对于姿态检测的算法我突然有个自己的想法：

是否可以只用加速度计，配合四个电机的拉力（或者是转速、电压、pwm）和重力来计算状态。

具体算法还没有出炉，尽量我在5天内给出具体的。
希望曾有过类似看法的大侠指点。

gasont · 发表于 2010-9-26 09:00:03

回复【9楼】jokemcu
目前我正接手这个项目，每天在ourdev上度过，一直在潜水观察，尤其是陀螺仪和加速度计（全是三轴的）糅合的算法。
现在刚刚开始筹备计划，不懂之处很多。
对于姿态检测的算法我突然有个自己的想法：
是否可以只用加速度计，配合四个电机的拉力（或者是转速、电压、pwm）和重力来计算状态。
具体算法还没有出炉，尽量我在5天内给出具体的。
希望曾有过类似看法的大侠指点。

-----------------------------------------------------------------------

有个无陀螺的惯导的说法,
但好像都是在发papper,
没有在工程中使用过.

bluelool · 发表于 2010-9-26 09:11:12

MARK

moonyong · 发表于 2010-9-27 13:15:49

mark

HYZ1989 · 发表于 2011-11-25 16:47:50

mark

nnnkey · 发表于 2011-11-25 17:36:41

楼主你好，你在姿态估计贴子中提到将大地坐标系下加速度通过四元数变换到机体坐标系的方法能详细讲述一下吗，我现在也遇到了加速度解算姿态的困惑，一些公式在耦合情况下解算都是错的，谢谢

lijieamd · 发表于 2011-11-25 18:02:04

回复【15楼】nnnkey
-----------------------------------------------------------------------

你好,可以参考我那个帖子中的资料,非常详细

nnnkey · 发表于 2011-11-25 20:59:21

好的，谢谢，在努力努力，争取弄明白

wisology · 发表于 2011-11-25 22:52:40

mark~

davidai · 发表于 2011-11-25 23:31:01

Mark!

wjhltk · 发表于 2011-12-6 11:13:15

mark

zerok · 发表于 2011-12-7 16:38:03

LZ，你好在你的那个doc里面看到有一点：

(原文件名:2.jpg)

个人有点不明白，为啥陀螺仪测出来的角度变化不是姿态角呢？

(原文件名:1.jpg)

我认为：在上图中原坐标系(黑色)采用北东地坐标系，假如现在绕X轴旋转角度a，这个a是可以通过加速度和磁场推算出的，同时也可以有陀螺仪得到，只是出于反正弦值不单调会不确定是否是a+180,但是我认为有陀螺仪的话就可以根据陀螺仪的数据去确定磁场与加速度计输出的a到底是a还是a+180。
我也是初学者，设计方案也是陀螺仪加速度和磁场三种传感器，希望能多多讨论。

lijieamd · 发表于 2011-12-8 14:30:54

回复【21楼】zerok
-----------------------------------------------------------------------

那个DOC的XOX'是向量OX与水平面的夹角,你可以看一下那里面的图

这个是我后来的帖子
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4769138&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=lijieamd&bbs_id=1025

nirvanasyl · 发表于 2011-12-9 10:05:33

mark

photon544 · 发表于 2012-5-20 00:40:04

学习了，谢谢楼主

photon544 · 发表于 2012-5-20 09:50:16

谢谢楼主，又学习了

jss · 发表于 2012-5-22 16:20:37

zerok 发表于 2011-12-7 16:38
LZ，你好在你的那个doc里面看到有一点：

(原文件名:2.jpg)

空间旋转不可交换

[原创]姿态估计算法讨论.

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

浏览过的版块