Vår du beräkna kvaternioner från rå IMU och magnetometer data?

4

Jag har rå accelerometerdata (w_ib ^ b) och magnetometerdata från en UAV-testflygning. Jag skulle vilja rekonstruera quaternion dynamiken i UAV utan att ackumulera fel från integration.

Metoden som jag använde innefattar att lösa följande integration: d (q_b ^ w) / dt = 0,5 * Omega (w_ib ^ b) * q, där Omega (w_ib ^ b) har formen: [-skew w_ib ^ b) w_ib ^ b; -w_ib ^ b '0].

Jag undrade om det fanns en alternativ metod för att beräkna flygplansinställningen med en råvinkelhastighet och magnetometerinformation från en UAV?

    
uppsättning user2480019 10.08.2017 23:46

1 svar

3

Om alla ekvationer beräknas digitalt flera gånger per sekund uppdateras alla variabler vid varje ram och integrationsfelet är bara ett gångsteg gammalt. Full Flight Simulators använder fyra uppsättningar kvaternioner för att beräkna flygplanets tillstånd i jordreferensramen. För att illustrera hur det görs i FFS-flygdynamik, här är en del av stegen som äger rum:

$$ \ dot {E_1} = 0.5 \ cdot (-E_4 \ cdot p - E_3 \ cdot q - E_2 \ cdot r) + E_1 \ cdot C_Q * C_ {Q \ Delta t} \ tag {1} $ $ $$ E_1 = \ dot {E_1} * \ Delta t \ tag {2} $$ $$ \ Sigma E ^ 2 = {E_1} ^ 2 + {E_2} ^ 2 + {E_3} ^ 2 + {E_4} ^ 2 \ tag {3} $$ $$ C_Q = 1 - \ Sigma E ^ 2 \ tag {4} $$ $$ E_ {1P} = E_1 * \ frac {1} {\ sqrt {\ Sigma E ^ 2}} \ tag {5} $$

  • Ekvation (1) är en av fyra ekvationer för $ \ dot {E_1}, \ dot {E_2}, \ dot {E_3}, \ dot {E_4} $, medan $ p, q, r $ är flygplansrulle , tonhöjdsgrader.
  • $ C_Q $ är en kvaternionskorrigeringsfaktor som använder summan av alla kvaternioner squared.
  • $ C_ {Q \ Delta t} $ är en tidskorrigeringsfaktor och bör vara mindre än iterationshastigheten i Hz. Ett konstant värde är empiriskt valt som ger god stabilitet.
  • Ekvation (2) är en enkel Euler integrator med hjälp av det faktiska tidssteget i beräkningsramen. Så om vi beräknar 1000 Hz, $ \ Delta t $ = 0.001.
  • $ E_ {1P} $ är huvudkvaternionen substituerad i transformationsmatrisen från kropp till jordaxlar.
svaret ges 11.08.2017 06:04