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航姿參考系統(tǒng)也被稱為AHRS。航姿參考系統(tǒng)起源于飛行器方面的技術(shù)，隨著近幾年器件成本的降低，被廣泛的應(yīng)用于無(wú)人機(jī)，其中包括工業(yè)設(shè)備，攝影，地面與水下設(shè)備，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，生命科學(xué)分析，游戲界面設(shè)計(jì)，室內(nèi)定位等需要三維姿態(tài)測(cè)量的產(chǎn)品中，而現(xiàn)在非常熱門的無(wú)人駕駛汽車的由于執(zhí)行任務(wù)時(shí)需要非常精確的導(dǎo)向，其中也需要航姿參考系統(tǒng)。

航姿參考系統(tǒng)的定義

航姿參考系統(tǒng)包括基于微機(jī)電技術(shù)的三軸陀螺儀，加速度計(jì)和磁強(qiáng)計(jì)。航姿參考系統(tǒng)與慣性測(cè)量單元的區(qū)別在于，航姿參考系統(tǒng)包括了嵌入式的姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算單元與航向信的息，其中慣性測(cè)量單元僅僅是提供了傳感器數(shù)據(jù)，并不具有提供準(zhǔn)確的可靠的姿態(tài)數(shù)據(jù)的功能。目前常用的航姿參考系統(tǒng)內(nèi)部多采用的是多傳感器數(shù)據(jù)融合進(jìn)行的航姿解算單元為卡爾曼濾波器。

飛機(jī)姿態(tài)控制的算法基礎(chǔ)

飛機(jī)姿態(tài)控制的過(guò)程中，是將陀螺儀和加速度及的測(cè)量值減常值誤差，得到角速度和加速度，并對(duì)角速度進(jìn)行積分，然后對(duì)陀螺儀積分和加速度計(jì)的數(shù)值進(jìn)行融合。融合分為兩部分，實(shí)時(shí)融合和長(zhǎng)期融合,實(shí)時(shí)融合每一次算法周期都要執(zhí)行。

飛機(jī)姿態(tài)控制的重要的濾波算法是卡爾曼濾波，它是一種線性系統(tǒng)的最優(yōu)估計(jì)濾波方法。對(duì)于飛機(jī)姿態(tài)控制而言，使用卡爾曼濾波的作用是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)量的估計(jì)，和通過(guò)加速度計(jì)測(cè)量值對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證，從而得到該系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)量，并實(shí)時(shí)更新系統(tǒng)的各參數(shù)(矩陣)，而最重要的一點(diǎn)，改濾波器能夠?qū)ν勇輧x的常值漂移進(jìn)行估計(jì)，從而保證速率環(huán)的正常運(yùn)行，并在加速度計(jì)敏感到各種有害加速度的時(shí)候，使姿態(tài)檢測(cè)更加準(zhǔn)確。

航姿參考系統(tǒng)的意義

對(duì)于飛行器的姿態(tài)方位定位與檢測(cè)有著無(wú)可替代的作用，應(yīng)用于飛行姿態(tài)控制。為了使飛行運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單化，總是將一飛行器的空間運(yùn)動(dòng)分解為鉛錘平面的縱向運(yùn)動(dòng)和水平面內(nèi)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，將飛行器在空間的角運(yùn)動(dòng)分解成俯仰、偏航和滾動(dòng)三個(gè)角運(yùn)動(dòng)。由于角運(yùn)動(dòng)使飛行器的姿態(tài)發(fā)生變化，所以對(duì)角運(yùn)動(dòng)的控制就是飛機(jī)姿態(tài)控制。

標(biāo)簽： 航姿參考系統(tǒng)