基于卡尔曼滤波的两轮平衡姿态检测系统设计
来源：计算机测量与控制杂志2020年第12期北京时间：
作者：贾勇,陈晓飞
单位：新疆工程学院 信息工程学院
摘要：针对传统两轮平衡检测系统易受噪声等环境因素影响，导致测量产生误差的现象，提出基于卡尔曼滤波的两轮平衡系统设计。选择SCA610-CA1H1G型号姿态传感器，以MEMS技术为基础设计姿态传感器结构，具备可选择的多种数据输出模式。选取36V电源将3个12V12AH的铅酸电池利用串联在一起，为系统提供充足电源。设计主控芯片Pentium II/III/4系列CPU，将它的状态信息描述和对外输出。设计基于卡尔曼滤波的去噪流程，构建误差修正模型，通过四元数转旋转矩阵转移到当前设备坐标系上处理，由此获取姿态矩阵从本体坐标系旋转到另一个坐标系的过程，对测量数值进行归一化处理，可得到无量纲标量。使用定时采样三阶逼近法，更新四元数，完成姿态检测。由实验结果可知，无论是在0-15dB噪声环境，还是15-30dB噪声环境下，系统监测精准度最高为92%，为汽车、航天领域提供设备支持。
关键词：卡尔兹曼滤波;两轮平衡;姿态检测;传感器;
