基于MIMU和磁力计的姿态更新算法研究.pdf

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1、第28卷第1期传感技术学报Vo1．28No．1CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACFUATORSJan．20152015年1月MIMUUpdateAlgorithmBasedonthePostureandMagnetometerMIGang，TIANZengshan，JlNYue，LIZe，ZHOUMu(ChongqingKeyLabofMobileCommunicationsTechnology，ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，

2、Chongqing400065，China)Abstract：SincetheconventionalhumanattitudealgorithmssufferfromthefastdivergenceofMEMSgyroerrors，thispaperproposesanovelattitudealgorithmbasedontheinformationfusionofmicroinertialmeasurementunit(MIMU)andmagnetometers．Wefirstrelyonthefilte

3、rcombinedwithPIregulationtoconductgyrozeroslantcor—rection，andthenintheconditionofaccelerometerandmagnetometerauxiliarycorection，realizethegyroattitudealgorithmbyusingtheextendedKalmanfilter(EKF)toupdatequaternion．ByselectingtheMPU9150sensorrood—ule，theextens

4、iveexperimentsareprovidedtocomparetheperformanceoftheconventionalsingleEKFandthepro—posedalgorithminfiltering．Theresultsdemonstratethattheproposedalgorithmcansignificantlyrestrainthediver—genceofMEMSgyroerrors，andconsequentlyoutputthestableandhighly—accuratea

5、ttitudedata．Keywords：sensor；attitudealgorithm；gyrocalibration；complementaryfilter；PIregulation；EKFEEACC：7320Edoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2015．01．009基于MIMU和磁力计的姿态更新算法研究木米刚，田增山，金悦，李泽，周牧(重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室，重庆400065)摘要：针对传统人体姿态解算算法中存在MEMS陀螺误差发散快的问题，提出一种基于微惯性测量

6、单元(M1MU)及磁力计信息融合的姿态解算算法。该算法利用互补滤波结合PI调节控制完成陀螺零偏校正，然后在加速度计和磁强计的辅助校正下，通过EKF(ExpandKalmanFilter)滤波器更新四元数法实现陀螺姿态解算。本算法采用MPU9150传感器模块完成测试实验，实验中对比分析了单独扩展卡尔曼滤波算法与本算法的滤波效果。实验结果表明，本算法能够有效地抑制陀螺的发散，实现稳定地输m高精度姿态数据。关键词：传感器；姿态解算；陀螺校正；互补滤波；PI调节；EKF中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1

7、004-1699(2015)01-0043-06人体姿态的准确解算是实现行人航迹推算系统偏移也会引起较大的姿态误差。的基础，其在行人定位系统的研究中起着很重要的作常用的解决上述问题的方法是采用互补滤波和用。随着MEMs(Micro-Electro．MechanicalSystems)卡尔曼滤波器。互补滤波在定姿算法中用于滤除加及计算机技术的快速发展，由陀螺、加速度计组成的速度计存在的线加速度，以及磁力计受到干扰等因素微惯性测量单元MIMu(MiniatureInertialMeasurin—引起的测量信息中的高频

8、噪声，同时还可以消除陀螺gunit)，辅以微磁力计，组成了航向姿态参考系统零偏及其他误差造成的积分低频噪声漂移，使两种来AHRS(AttitudeandHeadingReferenceSystem)，其可源的姿态信息互补，得到准确的姿态输出。卡尔实现载体的全姿态参数测量。在AHRS中，加速计同曼滤波则利用来自卫星定位系统、加速度计和磁力计时对重力加速度和运动加速度敏感，并