[发明专利]基于三轴陀螺仪和加速度计值使用四元数解算姿态的方法

说明书

本发明属于飞行监控巡逻应用技术领域，具体公开了基于三轴陀螺仪和加速度计值使用四元数解算姿态的方法，包括以下步骤，步骤1、用欧拉角描述一次平面旋转，坐标系的变换关系，设坐标系绕旋转α角后得到坐标系，在内的投影由于旋转绕进行，所以Z坐标未变。步骤2、再通过套用欧拉角微分方程得到欧拉角结算姿态。步骤3、四元数组法求解，在平面（x，y）中的旋转可以用复数来表示。本发明的基于三轴陀螺仪和加速度计值使用四元数解算姿态的方法的有益效果在于：其能实现空中巡逻机稳定、可靠和安全的飞行巡视姿态控制，提高飞行巡视的效率。

技术领域

本发明属于飞行监控巡逻应用技术领域，具体涉及基于三轴陀螺仪和加速度计值使用四元数解算姿态的方法。

背景技术

随着社会经济的高速发展，生产厂区、大学校园、物流中心因为生产需求不得不建设占地面积巨大的楼宇建筑群部分园区的面积甚至达到平方公里级。

巨大厂区面积的安防布设仅仅靠固定摄像机或其它传感器配合人工巡更巡检实现全天候高效率安防巡检变得越来越困难，限制其效率和可靠性的主要原因在于：无法避免在安防摄像机、传感器布设过程中由于布设位置和相机传感器性能带来的感知盲区，传统运营模式上，通常采用人工巡检的方案来弥补感知盲区，但是人工巡检在超大面积的园区巡检作业中最显著的运营特点就是效率低下且成本高昂，通常在边界巡检过程中，重复巡检的时间差高达半小时以上。

综上所述，人们会普遍通过空中监控部件进行补充，如空中监控巡逻机，而如何控制空中监控巡逻机进行稳定、可靠和安全的飞行巡视是当前所亟待解决的。

因此，基于上述问题，本发明提供基于三轴陀螺仪和加速度计值使用四元数解算姿态的方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供基于三轴陀螺仪和加速度计值使用四元数解算姿态的方法，其能实现空中巡逻机稳定、可靠和安全的飞行巡视姿态控制，提高飞行巡视的效率。

技术方案：本发明提供基于三轴陀螺仪和加速度计值使用四元数解算姿态的方法，包括以下步骤，步骤1、用欧拉角描述一次平面旋转，坐标系的变换关系，设坐标系绕旋转α角后得到坐标系，在内的投影由于旋转绕进行，所以Z坐标未变，即有，

r_x2＝OA+OB+BC

＝ODcosa+BDsina+BFsina

＝r_x1cosa+r_y1sina

r_y2＝DE-AD

＝DFcosa-ODsina

＝r_y1cosa-ODsina

＝r_y1cosa-r_x1sina

r_z2＝r_z1；转换成矩阵形式表示为：

整理后即为：旋转阵所以从旋转到可以写成上面仅仅是绕一根轴的旋转，如果三维空间中的欧拉角旋转需要转三次，

上述运算得到了一个表示旋转的方向余弦矩阵。步骤2、再通过套用欧拉角微分方程得到欧拉角结算姿态，