[发明专利]一种运动姿态传感器的数据融合与解算方法

摘要

本发明涉及一种运动姿态传感器的数据融合与解算方法，属于多传感器数据融合技术。首先，处理器对采集到的X、Y、Z三轴角速度、加速度、复合磁场强度模拟信号进行模数转换为数字信号；其次，对三轴角速度进行积分获得初始四元数数据，该数据会有积分误差；然后，引入加速度数据和复合磁场强度数据对初始四元数进行校正，观察矩阵为重力加速度和正北方向的磁场；然后，使用基于模糊控制的自适应卡尔曼滤波器将三轴角速度、加速度和复合磁场强度进行融合并输入到四元数微分方程，得到四元数；最后，将四元数转换成欧拉角并输出。

主权项

1.一种运动姿态传感器的数据融合与解算方法，其特征在于：所述运动姿态传感器能够输出的数据包括：宿主原始X、Y、Z三个轴向的角速度、加速度、复合磁场强度ADC数据，经过融合但未经处理的宿主四元数数据，经过解算和处理的宿主姿态角数据，包括航向角、俯仰角、横滚角、倾斜角；所述原始X、Y、Z三个轴向的角速度、加速度、复合磁场强度ADC数据是运动姿态传感器的角速度计、加速度计和磁力计将采集到的X、Y、Z三个轴向的角速度、加速度、地球磁场和环境磁场之复合磁场强度等模拟数据发送给微处理器后进行模数转换后的数字化数据；所述经过融合但未经处理的宿主四元数数据是微处理器对原始X、Y、Z三个轴向的角速度、加速度、复合磁场强度ADC数据按预设好的融合算法进行数据融合而得到的超复数，它由实数加上三个虚数单位i、j、k组成，四元数一般可表示为其中n为旋转方向，θ/2为转角大小，i，j，k关系为但该四元数据没有经过欧拉角解算和数据滤波、修正补偿等，四元数表示三维空间中的一个旋转；所述经过解算和处理的宿主姿态角数据是微处理器对经过融合的四元数按预设好的数据解算算法解算出初始欧拉角，即航向角、俯仰角、横滚角、倾斜角，这些姿态数据再经过预设的滤波修正算法进行处理，得到相对精确的宿主姿态角数据。