磁强计辅助MEMS惯性器件的新型数据融合算法

来源：计算机测量与控制杂志2014年第8期北京时间：

作者：马龙,张锐,苏志刚

摘要：为实现载体姿态精确测量,设计了一种新型数据融合算法,用以替代传统的卡尔曼滤波器;首先,研究了陀螺仪、加速度、磁强计的姿态测量方法,通过试验分析测量误差分量,然后根据误差频域的差异性提出一种互补滤波器,并在二阶低通滤波器模型下推导出新型数据融合算法模型,最后,以FPGA为处理单元、MEMS惯性元件和磁罗盘为传感器单元开发一套小型姿态检测系统,进行可行性分析和精度估算;从载体的三维转动试验结果可以看出,新型融合算法测量值和卡尔曼滤波器输出值之差保持在±0.07°以内,并且不需要对传感器噪声特性精确标定；在运算时间方面,互补滤波器仅需360 μs,卡尔曼滤波器是它的3倍多,因此新型数据融合算法效率更高。

关键词：姿态测量;MEMS;磁强计;数据融合;运算效率

基金资助：国家自然科学基金青年基金资助项目(51205397)；中央高校基本科研业务费中国民航大学专项资助项目(ZXH2012H008)。