四旋翼姿态解算算法研究

摘要

小型四旋翼飞行器依靠其体积小、质量轻、可垂直起降与定点悬停等特点在军事、民用和科技领域倍受关注,是当前科研热点之一。由于姿态角解算精确程度直接影响着四旋翼飞行器在飞行过程中的灵活性、稳定性、抗干扰性,因此对姿态角解算方法的研究具有重大意义。针对四旋翼飞行器惯导系统的姿态解算问题进行了研究。首先,提出了两点基本假设。分别利用四元数、方向余弦矩阵、欧拉角等姿态表示法设计姿态解算算法,并对方向余弦矩阵、四元数法、欧拉法做了动态与静态的对比分析。结果表明,四轴在静止状态下,DCM解算的效果最好,与加计解最为接近;在四轴增稳飞行时,四元数解算后的姿态角误差更小,更能反应姿态的变化。最后,选择在静态与动态表现较好的方向余弦矩阵、四元数法设计出了精确地姿态解算算法。