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学兔兔 基于Kalman滤波算法的姿态传感器运动补偿方法研究 Reasearch on method of motion compensation of attitude sensor based on kalman filtering algorithm 贾培刚，李明哲 JIA Pei-gang．LI Ming—zhe (西安工业大学机电工程学院，西安710021) 要：为了消除姿态传感器在检测过程中可能会出现随着运动加速度的变化而产生测量误差的现象， 提出了基于Kalman滤波算法的姿态传感器加速度补偿方法。详细介绍了传感器工作原理以及 运动状态下的误差分析及补偿。该方法通过将姿态传感器在运动过程中出现的角速度进行误 差处理，建立传感器运动线性方程，在此基础上，采用Kalman滤波算法，通过对传感器测量 输入的姿态角进行修正，从而达到姿态角准确测量的目的。通过实验数据及仿真分析表明， 经过Kalman滤波算法对姿态传感器的运动进行误差补偿后的运动特性输出精度，相比补偿前 有了很明显的提高，达到所需精度要求。 关键词：姿态传感器；角速度误差；Kalman滤波算法；运动特性 中图分类号：TN91 9．4 文献标识码：A 文章编号： Doi：1 0．3969l／J．issn．1009-01 34．2015．24．1 2 0 引言 Inc．，ADI)公司生产的ADXL345加速度传感器。 随着微电子机械系统 (MEMS)技术在微电子、材 ADXL345是一款惯性测量三轴加速度传感器，该芯片 料、力学、化学、机械学诸多学科领域获得越来越广泛 具有高分辨率、高敏感度、高精度等性能，可以随时检 的普及，从而基于MEMS技术的传感器得到越来越多的 测出传感器的角度及加速度情况。在运动过程中，由于 应用 l。由于此类传感器具有体积小、精度高、可靠性 传感器会产生不确定性以及数据不稳定，因此传感器输 优良等优点，在材料工程、电子信息产品、机械制造等 出检测信号的角度值与理论角度输出值会出现一定的误 领域得到广泛的应用，但由于姿态传感器在运动过程 差，称之为角度误差[6】。为了将这种角度误差消除或者 中的误差对其造成误差干扰降低其精度，因此对姿态 减少，利用Kalman滤波算法对传感器运动过程中进行误 传感器运动补偿方法的研究变得非常重要口l。其中基于 差补偿，从而抑制或减小运动误差。 MEMS姿态传感器主要用于对载体运动过程中倾斜角变 在传感器运动过程中，传感器通过输入检测模块采 化的测量与稳定，但是由于倾斜角角度和运动速度的改 集数据并发送至姿态检测模块和加速度传感器模块，检 变，就会导致其输出值及测量结果的改变口】，所以必须采